Патент на изобретение №2331157

(54) СПОСОБ, УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков. Технический результат состоит в мультиплексировании низкоскоростных сигналов с классом скорости, подходящим для передачи. Для этого система оптической связи включает в себя оптический передающий блок и оптический приемный блок, соединенные посредством оптических волокон, при этом оптический передающий блок используется, чтобы введенные электрические сигналы преобразовывать в оптические сигналы и передавать оптические сигналы на оптический приемный блок по оптическому волокну, и оптический приемный блок используется, чтобы принятые оптические сигналы преобразовывать в электрические сигналы и выводить электрические сигналы. В оптических сигналах, переносимых оптическим волокном, скорость передачи данных, по меньшей мере, одной длины волны составляет приблизительно 5 Гбит/с. В состав могут быть включены также один или несколько оптических усилителей между оптическим передающим блоком и оптическим приемным блоком. 4 н. и 27 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к технологиям оптической связи, более конкретно к способу передачи данных, устройству мультиплексирования/демультиплексирования и системе оптической связи, использующей устройство, применимые для городской вычислительной сети (Metropolitan Area Network, MAN).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Синхронная Цифровая Иерархия (Synchronous Digital Hierarchy, стандарт SDH) является иерархией цифровой связи в системах волоконно-оптической связи и международным стандартом, официально рекомендованным Сектором Стандартизации Электросвязи Международного Союза Электросвязи (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector, ITU-T) в 1988 г. SDH является и принципом организации сети, и способом мультиплексирования. На основании SDH может быть создана гибкая, надежная, дистанционно-управляемая национальная и даже всемирная сеть передачи данных. Эта сеть может упрощать предоставление новых коммуникаций, пока создается совместимое друг с другом оборудование, производимое различными изготовителями.

Для предшествующих систем оптической связи не имелось унифицированного международного стандарта, и, соответственно, различные страны разработали различные системы, которые называются Плезиосинхронной Цифровой Иерархической Системой (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH). В результате скорость передачи сигналов, тип линейных кодов, стандарты и архитектуры интерфейса, принятые различными странами, являются различными. И является невозможным обеспечить совместимость устройств, произведенных различными изготовителями, или непосредственное объединение их в сеть на оптических линиях, что приводит к появлению технических проблем и повышенной стоимости.

Стандарт SDH появляется, чтобы преодолеть недостатки PDH с тем, чтобы было возможным лучшим образом конфигурировать системы и устройства, необходимые для будущих сетей связи. SDH имеет следующие основные признаки:

1. SDH унифицирует скорость передачи сигналов для различных уровней во всемирной иерархии. Скоростью, определяемой согласно SDH, является N*l55,520 Мбит/с, причем Мбит/с представляет мегабиты, передаваемые в секунду, бит является мерой информации, и N=1, 4, 16, 64…. Наиболее общие форматы передачи включают в себя STM-1 STM-4, STM-16, и STM-64, соответствующие классам скорости передачи 155 Мбит/с, 622 Мбит/с, 2,5 Гбит/с, и 10 Гбит/с, соответственно, причем Гбит/с представляет гигабиты, передаваемые в секунду.

2. SDH упрощает способы мультиплексирования и демультиплексирования. SDH способна непосредственно мультиплексировать сигнал со скоростью передачи 2 Мбит/с в сигнал со скоростью передачи 140 Мбит/с или непосредственно демультиплексировать сигнал со скоростью передачи 140 Мбит/с без демультиплексирования от класса к классу. Таким образом, методика мультиплексирования и демультиплексирования упрощается, что упрощает загрузку или разгрузку сигналов с различными скоростями на линии передачи, повышает приспособляемость и надежность сети связи.

3. SDH определяет глобальный универсальный стандарт оптического интерфейса, так что устройства, произведенные различными изготовителями, могут осуществлять межсетевое взаимодействие друг с другом в соответствии с унифицированным стандартом интерфейса, что снижает стоимость сети.

4. В предназначенном для передачи формате кадра резервируется больше избыточных битов для администрирования и управления сетью, что значительно расширяет возможность сети в обнаружении отказов и мониторинге характеристик передачи.

SDH зачастую используется в волоконно-оптических сетях передачи данных и для того, чтобы экономить ресурсы оптического волокна и снижать стоимости, SDH обычно используется в комбинации с системой мультиплексирования с разделением по длине волны (Wavelength Division Multiplexing, WDM). Другими словами, множество одночастотных оптических сигналов, обеспечивающих связь, объединяются посредством системы WDM для передачи по одному оптическому волокну.

Как показано на Фиг.1, в типичной системе WDM множество сигналов принимают через множество блоков оптических транспондеров (Optical Transponder Unit, OTU). Каждый сигнал посредством OTU преобразовывается в одночастотную оптическую волну и пересылается в формате SDH или другом формате; одночастотная оптическая волна после преобразования входит от каждого OTU в волновой мультиплексор/демультиплексор для объединения волн и передается через оптическое волокно на волновой мультиплексор/демультиплексор в узле назначения; волновой мультиплексор/демультиплексор узла назначения выполняет разделение волн для принятого многочастотного оптического сигнала и получает множество одночастотных оптических сигналов; каждый полученный одночастотный оптический сигнал затем преобразовывается посредством OTU в электрический сигнал формата SDH или другого формата передачи и после обработки выводится на устройство на клиентской стороне. Оптические усилители (Optical Amplifiers, OA) могут быть включены в конфигурацию на линии передачи, чтобы усиливать оптический сигнал.

Посредством такого способа мультиплексирования одночастотных оптических сигналов на одно оптическое волокно для передачи система WDM осуществляет передачу данных с большой пропускной способностью. Именно поэтому методика WDM часто принимается в создании сетевых магистралей глобальных или городских сетей. В некоторых больших городах дальность передачи городской сети будет доходить до 300 километров или около этого. В настоящее время в магистрали WDM для городской сети классом скорости передачи для оптического сигнала отдельной длины волны является обычно 2,5 Гбит/с или 10 Гбит/с.

В практических применениях, однако, в настоящее время общепринятая скорость передачи одночастотного оптического сигнала, то есть класс скорости передачи 2,5 Гбит/с или 10 Гбит/с, не является оптимальным выбором для скорости передачи в городской сети связи.

Основные причины, приводящие к этой ситуации, включают в себя: с одной стороны, хотя допустимая величина хроматической дисперсии для оптического сигнала с классом скорости передачи 2,5 Мбит/с является большой, требование к отношению оптический сигнал/шум (Optical Signal Noise Ratio, OSNR) для него является низким, а дальность передачи для него является протяженной, все же имеются недостатки низкой скорости передачи и низкой эффективности использования длины волны; с другой стороны, хотя эффективность использования длины волны оптического сигнала с классом скорости передачи 10 Мбит/с является высокой, допустимая величина хроматической дисперсии для него является слишком низкая, а его требования к OSNR являются жесткими.

Например, когда используется оптическое волокно стандарта G.652, в случае использования сигнала с классом скорости передачи 2,5 Гбит/с, требованием приемника к OSNR является приблизительно 20 дБ, и дальность передачи, ограничиваемой хроматической дисперсией, является приблизительно 960 километров. В случае использования связи с классом скорости передачи 10 Гбит/с требованием приемника к ONSR является приблизительно 26 дБ, и ограничиваемой дисперсией дальность передачи является приблизительно 60 километров. Таким образом, видно, что система оптической связи, передающая сигналы на этих двух скоростях, не подходит для узлов городской сети, для которой дальность передачи меньше 300 километров.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предназначено обеспечить способ передачи оптического сигнала, применимый для городских вычислительных сетей (Metropolitan Area Networks, MAN), и устройство для мультиплексирования/демультиплексирования множества коммуникационных сигналов в сети оптической связи с тем, чтобы мультиплексировать множество относительно низкоскоростных сигналов в сигналы с классом скорости, подходящим для передачи в MAN, чтобы удовлетворять требованию передачи данных в MAN.

Кроме того, настоящее изобретение предназначено, чтобы обеспечить систему оптической связи, которая способна использовать существующие волоконно-оптические сети, чтобы удовлетворять требованиям передачи данных в MAN.

Способ передачи данных содержит: при передаче данных – мультиплексирование и преобразование нескольких низкоскоростных коммуникационных сигналов в оптический сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с и передачу оптического сигнала на узел назначения; при приеме данных – преобразование принятого оптического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с в электрический сигнал и демультиплексирование электрического сигнала, чтобы получить несколько низкоскоростных коммуникационных сигналов.

Мультиплексирование включает в себя мультиплексирование с перемежением битов, и демультиплексирование содержит демультиплексирование с перемежением битов; в качестве альтернативы мультиплексирование содержит мультиплексирование с перемежением байтов, и демультиплексирование содержит демультиплексирование с перемежением байтов.

Низкоскоростными коммуникационными сигналами являются четыре GE-сигнала или два SDH-сигнала скоростью 2,5 Гбит/с. Низкоскоростными коммуникационными сигналами являются GE-сигналы;

до начала мультиплексирования способ дополнительно включает в себя: преобразование нескольких низкоскоростных коммуникационных сигналов в несколько низкоскоростных SDH кадров;

мультиплексирование относится к мультиплексированию полученных нескольких низкоскоростных SDH кадров в сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с;

демультиплексирование относится к демультиплексированию сигнала со скоростью передачи 5 Гбит/с в несколько низкоскоростных SDH кадров; и

после демультиплексирования способ дополнительно включает в себя обратное преобразование полученных нескольких низкоскоростных SDH кадров в несколько низкоскоростных коммуникационных сигналов.

Преобразование включает в себя операции инкапсуляции, распределения и формирования кадров; обратное преобразование включает в себя операции поиска кадра, обратного распределения и обратной инкапсуляции.

Операции инкапсуляции и обратной инкапсуляции ведутся с использованием протокола Обобщенной Процедуры Формирования Кадров (General Framing Procedure, GFP), протокола высокоуровневого управления каналом передачи данных (High-Level Data Link Control, HDLC) или протокола SDH-процедуры доступа к каналу связи (Link Access Procedure-SDH, LAPS).

Создать различные идентификаторы для каждого передающего конца и приемного конца для указания соответствующей взаимосвязи между каждым передающим концом и приемным концом;

до начала мультиплексирования способ дополнительно включает в себя добавление к каждому низкоскоростному коммуникационному сигналу идентификатор передающего конца для него;

после демультиплексирования способ дополнительно включает в себя этапы:

a1) дополнительного принятия решения в соответствии с идентификатором, установленным передающим концом, соответствует ли приемный конец, принимающий текущий сигнал низкоскоростной коммуникационный сигнал, передающему концу этого сигнала, и если соответствует, текущий приемный конец принимает сигнал; иначе выполняется этап a2;

a2) переключения порядка каждой группы низкоскоростных коммуникационных сигналов, и текущего приемного конца, принимающего переключенный сигнал.

Идентификатор указывается посредством байта J0 или другими множественными резервными байтами SDH.

После мультиплексирования дополнительно включает в себя: ведение Упреждающей Коррекции Ошибок (Forward Error Correction, FEC) кодирования для переданного сигнала со скоростью приблизительно 5 Гбит/с; и после преобразования сигнала в электрический сигнал дополнительно включает в себя: ведение FEC декодирования для принятого сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с.

Настоящее изобретение предусматривает устройство мультиплексирования, включающее в себя:

блок преобразования данных шины и перемежения;

блок мультиплексирования; и

оптический передающий блок, при этом

блок преобразования данных шины и перемежения используется для преобразовывания нескольких групп параллельных электрических сигналов в одну группу параллельных электрических сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с и вывода электрических сигналов на блок мультиплексирования;

блок мультиплексирования используется для преобразовывания введенной группы параллельных электрических сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с в последовательный электрический сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с и вывода последовательного электрического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с на оптический передающий блок;

оптический передающий блок используется для преобразовывания последовательного электрического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с от блока мультиплексирования в оптический сигнал с той же скоростью передачи и вывода оптического сигнала на передающее оптическое волокно.

Низкоскоростной параллельный сигнал включает в себя SDH-сигнал со скоростью передачи 2,5 Гбит/с или GE-сигнал.

Блок преобразования данных шины и перемежения относится к блоку преобразования данных шины и перемежения битов или блоку преобразования данных шины и перемежения байтов.

Устройство дополнительно включает в себя два блока передачи данных со скоростью 2,5 Гбит/с для приема группы низкоскоростных параллельных электрических сигналов и вывода группы параллельных электрических сигналов с совокупной скоростью передачи 2,5 Гбит/с на блок преобразования данных шины и перемежения, соответственно.

Блок передачи данных возможностью 2,5 Гбит/с включает в себя: два оптических приемопередающих блока GE-сигналов, два блока GE-интерфейса физического уровня и один блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика;

Оптический приемопередатчик используется для преобразования введенного извне GE коммуникационного оптического сигнала в последовательный электрический GE-сигнал физического уровня и вывода последовательного электрического сигнала на блок GE-интерфейса физического уровня;

Блок GE-интерфейса физического уровня используется для преобразовывания электрического сигнала от оптического приемопередающего блока GE-сигнала в электрический GE-сигнал физического уровня, соответствующий техническим условиям гигабитного, независимого от среды передачи интерфейса, и вывода сигнал на блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика;

Блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика используется для инкапсуляции и распределения двух электрических GE-сигналов физического уровня от блока GE-интерфейса физического уровня, преобразования сигналов в параллельный сигнал с совокупной скоростью передачи 2,5 Гбит/с и вывода преобразованного сигнала на блок преобразования данных шины и перемежения;

Блок передачи данных возможностью 2,5 Гбит/с содержит оптический приемный блок STM-16 и блок STM-16 обработки сигналов;

Оптический приемный блок STM-16 используется для преобразовывания введенного внешне оптического сигнала формата STM-16 в служебный электрический сигнал и передачи сигнала на блок STM-16 обработки сигналов;

Блок STM-16 обработки сигналов используется для ведения синхронизации кадров и обработки служебных данных для электрического сигнала, принятого от оптического приемного блока STM-16, генерирования группы параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи 2,5 Гбит/с, вывода сигналов на блок преобразования данных шины и перемежения.

Устройство дополнительно включает в себя устройство кодирования FEC;

Устройство FEC кодирования используется, чтобы FEC кодировать последовательный сигнал, выводимый из блока мультиплексирования, и после FEC кодирования выводить последовательный сигнал на оптический передающий блок.

Настоящее изобретение предусматривает также устройство демультиплексирования, устройство включает в себя:

оптический приемный блок;

блок синхронизации восстановления данных и демультиплексирования (Clock and Data Recovery + De-multiplexing, CDR+DEMUX); и

блок преобразования данных шины и перемежения, при этом

оптический приемный блок используется для преобразовывания введенного внешне оптического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с в электрический сигнал и вывода электрического сигнала на блок CDR+DEMUX;

блок CDR+DEMUX используется для введения синхроимпульсов, восстановления данных, демультиплексирования сигнала и последовательного/параллельного преобразования электрического сигнала от оптического приемного блока, генерирования группы параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с и вывода параллельных сигналов на блок преобразования данных шины и перемежения;

блок преобразования данных шины и перемежения используется для преобразовывания группы параллельных сигналов со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, выводимых из блока CDR+DEMUX, в несколько групп низкоскоростных параллельных сигналов, и вывода низкоскоростных сигналов.

Низкоскоростной параллельный сигнал содержит SDH-сигналы с общей скоростью передачи 2,5 Гбит/с или GE-сигналы.

Блок преобразования данных шины и перемежения относится к блоку преобразования данных шины и перемежения битов или блоку преобразования данных шины и перемежения байтов.

Блок преобразования данных шины и перемежения включает в себя блок перекрестного переключения 2×2 для осуществления операции переключения между двумя группами параллельных сигналов, каждая с совокупной скоростью передачи 2,5 Гбит/с, после преобразования и для вывода переключенных сигналов.

Блок преобразования данных шины и перемежения байтов, поддерживающий режим перемежения байтов, дополнительно содержит в направлении приема:

блок разделения сигналов, для приема двух групп параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи 2,5 Гбит/с каждая, выводимых из блока CDR+DEMUX, поиска байтов синхронизации кадров для двух групп параллельных сигналов, соответственно, разделения двух групп параллельных сигналов со скоростью передачи 2,5 Гбит/с и вывода параллельных сигналов на блок перекрестного переключения 2×2.

Устройство дополнительно включает в себя: два блока передачи данных возможностью 2,5 Гбит/с, чтобы группу низкоскоростных параллельных сигналов, выводимых из блока преобразования данных шины и перемежения, преобразовывать в низкоскоростные коммуникационные сигналы и выводить коммуникационные сигналы.

Блок передачи данных возможностью 2,5 Гбит/с включает в себя: один блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, два блока GE-интерфейса физического уровня и два оптических приемопередающих блока GE-сигнала;

блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика используется для поиска кадров, обратного распределения и обратной инкапсуляции группы низкоскоростных параллельных сигналов от блока преобразования данных шины и перемежения и для вывода двух групп сигналов, соответственно, на два блока GE-интерфейса физического уровня;

блок GE-интерфейса физического уровня используется для преобразовывания параллельных GE-сигналов физического уровня от блока инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика в последовательный GE-сигнал физического уровня и вывода последовательного сигнала на оптический GE-приемопередатчик;

оптический GE-приемопередатчик используется для преобразования последовательного сигнала от блока GE-интерфейса физического уровня в оптический сигнал той же скорости и вывода оптического сигнала.

Блок передачи данных возможностью 2,5 Гбит/с включает в себя блок STM-16 обработки сигналов и оптический передающий блок STM-16;

блок обработки сигналов STM-16 используется для ведения операций синхронизации кадров, обработки служебных данных и мониторинга характеристик операций для группы низкоскоростных параллельных сигналов, выводимых из блока преобразования данных шины и перемежения, и вывода сигналов на оптический передающий блок STM-16;

оптический передающий блок STM-16 используется для преобразования электрического сигнала, принятого от блока STM-16 обработки сигналов, в оптический сигнал той же скорости и вывода оптического сигнала.

Устройство дополнительно включает в себя устройство FEC декодирования; устройство FEC декодирования используется, чтобы FEC декодировать для последовательного сигнала, выводимого из оптического приемного блока, и после FEC декодирования выводить последовательный сигнал на блок CDR+DEMUX.

Настоящее изобретение обеспечивает систему оптической связи, содержащую оптические передающие компоненты и оптические приемные компоненты, соединенные посредством оптического волокна;

оптический передающий компонент содержит по меньшей мере одно устройство мультиплексирования субскоростных потоков; оптический приемный компонент содержит по меньшей мере одно устройство демультиплексирования субскоростных потоков;

устройство мультиплексирования субскоростных потоков используется для мультиплексирования нескольких низкоскоростных коммуникационных оптических сигналов в один оптический сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с;

устройство демультиплексирования субскоростных потоков используется для демультиплексирования одного оптического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с на несколько оптических низкоскоростных коммуникационных сигналов.

Устройство мультиплексирования субскоростных потоков включает в себя:

блок передачи низкоскоростных сигналов;

блок преобразования данных шины и перемежения;

блок мультиплексирования; и

оптический передающий блок; при этом

блок передачи низкоскоростных сигналов используется, чтобы преобразовывать несколько введенных низкоскоростных оптических сигналов в низкоскоростные параллельные сигналы и выводить параллельные сигналы на блок преобразования данных шины и перемежения;

блок преобразования данных шины и перемежения используется, чтобы преобразовывать параллельные сигналы, выводимые из блока передачи низкоскоростных сигналов, в одну группу параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, и выводить сигнал на блок мультиплексирования;

блок мультиплексирования используется для преобразовывания введенной группы параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с в последовательный электрический сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с и вывода последовательного электрического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с на оптический передающий блок;

оптический передающий блок используется для преобразовывания последовательного электрического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с от блока мультиплексирования в оптический сигнал той же скорости и вывода оптического сигнала на внешнее оптическое волокно;

устройство демультиплексирования субскоростных потоков содержит:

оптический приемный блок;

блок синхронизации, восстановления данных и демультиплексирования (CDR+DEMUX);

блок преобразования данных шины и перемежения; и

блок передачи низкоскоростных сигналов, при этом

оптический приемный блок используется для преобразовывания введенного внешне оптического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с в электрический сигнал, вывода электрического сигнала на блок CDR+DEMUX;

блок CDR+DEMUX используется для введения синхроимпульсов, восстановления данных, демультиплексирования сигнала и последовательно/параллельно преобразования электрического сигнала от оптического приемного блока, генерирования группы параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с и вывода параллельных сигналов на блок преобразования данных шины и перемежения;

блок преобразования данных шины и перемежения используется для преобразования группы параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, выводимых из блока CDR+DEMUX, в несколько низкоскоростных параллельных сигналов и вывода низкоскоростных сигналов на блок передачи низкоскоростных сигналов;

блок передачи низкоскоростных сигналов используется, чтобы несколько низкоскоростных параллельных сигналов, выводимых из блока преобразования данных шины и перемежения, преобразовывать в несколько низкоскоростных оптических сигналов и выводить оптические сигналы.

Блок преобразования данных шины и перемежения включает в себя блок преобразования данных шины и перемежения битов или блок преобразования данных шины и перемежения байтов.

Оптический приемный блок низкоскоростных сигналов включает в себя: четыре оптических приемных блока GE-сигнала, четыре блока GE-интерфейса физического уровня и блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика; при этом

оптический приемный блок GE-сигнала используется для преобразования введенного внешне оптического сигнала GE-услуги в электрический сигнал и вывода электрического сигнала на блок GE-интерфейса физического уровня;

блок GE-интерфейса физического уровня используется для преобразования электрического сигнала от оптического приемного блока GE-сигнала в электрический GE-сигнал физического уровня и вывода преобразованного сигнала на блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика;

блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика используется для инкапсуляции и отображения электрических GE-сигналов физического уровня от четырех блоков GE-интерфейса физического уровня, преобразования сигналов в несколько низкоскоростных параллельных сигналов и вывода сигналов на блок преобразования данных шины и перемежения;

оптический передающий блок для низкоскоростных сигналов включает в себя: блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, четыре блока GE-интерфейса физического уровня и четыре оптических передающих блока GE-сигнала;

при этом блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика используется для поиска кадров, обратного распределения и обратной инкапсуляции низкоскоростных параллельных сигналов от блока преобразования данных шины и перемежения и для вывода четырех электрических GE-сигналов физического уровня, соответственно, на четыре блока GE-интерфейса физического уровня;

блок GE-интерфейса физического уровня используется для преобразовывания электрического GE-сигнала физического уровня от блока инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика в последовательный электрический GE-сигнал физического уровня и вывода последовательного сигнала на оптический передающий блок GE-сигнала;

оптический передающий блок GE-сигнала используется для преобразовывания последовательного электрического сигнала от блока GE-интерфейса физического уровня в оптический сигнал той же скорости и вывода оптического сигнала.

Система оптической связи дополнительно включает в себя блок FEC кодирования и блок FEC декодирования;

блок FEC кодирования используется для ведения FEC кодирования для электрического сигнала от блока мультиплексирования и передачи кодированного сигнала на оптический передающий блок;

блок FEC декодирования используется для приема электрического сигнала, выводимого из оптического приемного блока, ведения FEC декодирования для принятого сигнала и вывода декодированного сигнала на блок CDR+DEMUX.

Как может быть видно из вышеизложенного, нижеследующие преимущества, возможно, будут следствием применения способа передачи данных, устройства мультиплексирования/демультиплексирования и системы оптической связи в соответствии с настоящим изобретением:

Поскольку система оптической связи в соответствии с настоящим изобретением передает одночастотный сигнал с использованием класса скорости 5 Гбит/с, то множество низкоскоростных сигналов может быть мультиплексировано в сигналы, имеющие скорость передачи каждый приблизительно 5 Гбит/с, посредством устройства мультиплексирования /демультиплексирования и способа передачи данных в соответствии с настоящим изобретением. Поскольку требованием OSNR для сигнала со скоростью передачи 5 Гбит/с является приблизительно 23 дБ, тогда как ограниченная дисперсией дальность передачи является относительно протяженной, то есть приблизительно 240 километров, что может охватывать MAN полностью, таким образом, решение в соответствии с настоящим изобретением позволяет решить проблему низкой эффективности использования длины волны, вызываемую при использовании оптических сигналов скоростью 2,5 Гбит/с, и удваивает исходный коэффициент использования длины волны, тогда как стоимость резко не увеличивается; с другой стороны, ограниченная дисперсией дальность передачи в 240 километров может в основном удовлетворять требованию MAN к дальности передачи, что решает проблему меньшей зоны охвата, вызываемую при использовании оптических сигналов скоростью 10 Гбит/с.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 – схематическое изображение, иллюстрирующее структуру типичной системы WDM;

Фиг.2 – схема, иллюстрирующая структуру устройства мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков, поддерживающего перемежение битов, в соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 – схематическое изображение, иллюстрирующее принцип передачи для блока преобразования данных шины и перемежения битов в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 – схематическое изображение, иллюстрирующее принцип приема для блока преобразования данных шины и перемежения битов в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 – блок-схема, иллюстрирующая установку и управление сигналом в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.6 – схема, иллюстрирующая структуру устройства мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков, поддерживающего перемежение байтов в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 – схематическое изображение, иллюстрирующее сигнал кадрового импульса в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.8 – схематическое изображение, иллюстрирующее принцип передачи для блока преобразования данных шины и перемежения байтов в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.9 – схематическое изображение, иллюстрирующее принцип приема для блока преобразования данных шины и перемежения байтов в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.10 – схематическое изображение, иллюстрирующее принцип передачи для блока преобразования данных шины и перемежения битов в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.11 – схематическое изображение, иллюстрирующее принцип приема для блока преобразования данных шины и перемежения битов в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.12 – схематическое изображение, иллюстрирующее принцип передачи для блока преобразования данных шины и перемежения байтов в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.13 – схематическое изображение, иллюстрирующее принцип приема для блока преобразования данных шины и перемежения байтов в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.14 – схема, иллюстрирующая структуру устройства мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков в соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже дается дополнительное подробное описание настоящего изобретения со ссылкой на варианты осуществления и сопроводительные чертежи с тем, чтобы более очевидно представить цели, техническое решение и достоинства настоящего изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением система оптической связи со скоростью передачи одночастотного сигнала, соответствующей 5 Гбит/с, является наиболее подходящей для создания MAN. Чтобы осуществить систему оптической связи со скоростью передачи одночастотного сигнала 5 Гбит/с, настоящее изобретение предлагает способ мультиплексирования, который мультиплексирует множество низкоскоростных сигналов в один сигнал, имеющий скорость передачи 5 Гбит/с, а также способ демультиплексирования, который демультиплексирует один сигнал со скоростью передачи 5 Гбит/с на множество низкоскоростных сигналов. Низкоскоростные сигналы, ранее упоминаемые, могут включать в себя SDH-сигналы со скоростью передачи 2,5 Гбит/с или ниже, Ethernet сигналы, сигналы соединения с системой масштаба предприятия, сигналы соединения с оптическим волокном, сигналы волоконно-оптического канала и т.д.

Следует отметить, что в соответствии со способом по настоящему изобретению вышеупомянутый одночастотный сигнал со скоростью передачи 5 Гбит/с может быть осуществлен многими способами. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения четыре Gigabit Ethernet (GE) сигнала мультиплексированы в один сигнал со скоростью 5 Гбит/с; в другом предпочтительном варианте осуществления два SDH-сигнала со скоростью 2,5 Гбит/с мультиплексированы в один сигнал со скоростью передачи 5 Гбит/с, с точной скоростью передачи 2,48832 Гбит/с·2=4,97664 Гбит/с; и в следующем предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, когда два SDH-сигнала со скоростью 2,5 Гбит/с мультиплексированы в один сигнал со скоростью 5 Гбит/с, в состав включается упреждающей коррекции ошибок (Forward Error Correction, FEC) кодирование по рекомендуемому стандарту (255,239) с точной скоростью передачи 5,332114 Гбит/с. Таким образом, представляемая в документе скорость передачи 5 Гбит/с предпочтительнее охватывает диапазон скоростей около 5 Гбит/с, чем относится к точной скорости передачи 5 Гбит/с. Когда связь осуществляется по оптическому волокну G.652 со скоростью передачи 5 Гбит/с, требованием OSNR для переносимого сигнала является приблизительно 23 дБ, и ограниченной дисперсией дальностью передачи является приблизительно 240 километров, что может очень хорошо удовлетворять требованию MAN к скорости передачи и масштабу.

Ниже будет дано подробное описание способа передачи данных в соответствии с настоящим изобретением.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения способ передачи данных в соответствии с настоящим изобретением включает в себя:

при передаче данных мультиплексирование и преобразование нескольких низкоскоростных коммуникационных сигналов в оптический сигнал со скоростью передачи 5 Гбит/с и передачу оптического сигнала на узел назначения;

при приеме данных преобразование принятого оптического сигнала со скоростью передачи 5 Гбит/с в электрический сигнал и демультиплексирование сигнала, чтобы получить несколько низкоскоростных коммуникационных сигналов.

В вышеприведенном предпочтительном варианте осуществления низкоскоростные коммуникационные сигналы могут включать в себя четыре GE-сигнала или два SDH-сигнала со скоростью передачи 2,5 Гбит/с. Посредством вышеупомянутого способа четыре GE-сигнала или два SDH-сигнала со скоростью передачи 2,5 Гбит/с могут быть непосредственно мультиплексированы в один сигнал со скоростью передачи 5 Гбит/с.

Кроме того, операция мультиплексирования на вышеупомянутом этапе может проводиться с использованием мультиплексирования с однобитовым перемежением, мультиплексирования с двухбитовым перемежением, или мультиплексирования с перемежением байтов. Следует отметить, что настоящий вариант осуществления не ограничивает режим мультиплексирования с перемежением.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения два GE-сигнала сначала сводят в один SDH-сигнал со скоростью передачи 2,5 Гбит/с, который затем мультиплексируют в один сигнал скоростью 5 Гбит/с.

Способ в соответствии с этим вариантом осуществления при передаче данных включает в себя этапы, на которых:

A) преобразовывают несколько низкоскоростных коммуникационных сигналов в несколько низкоскоростных SDH кадров;

B) мультиплексируют полученные несколько низкоскоростных SDH кадров в сигнал со скоростью передачи 5 Гбит/с.

При приеме сигналов способ по данному варианту осуществления включает в себя этапы, на которых:

a) демультиплексируют сигнал скоростью 5 Гбит/с в несколько низкоскоростных SDH кадров;

b) осуществляют обратное преобразование полученных низкоскоростных SDH кадров в несколько низкоскоростных коммуникационных сигналов.

Операция преобразования на вышеупомянутом этапе А включает в себя: операции инкапсуляции, распределения и формирования кадров; тогда как обратное преобразование на вышеупомянутом этапе b включает в себя: операции поиска кадра, обратного распределения и обратной инкапсуляции.

Операции инкапсуляции и обратной инкапсуляции могут проводиться с использованием протокола HDLC; операции распределения и обратного распределения используют VC4-8C или VC4-8V; и операции формирования и поиска кадра могут использовать стандартный SDH способ обработки, определяемый ITU-T. Специалистам в данной области техники известно, что операции инкапсуляции и обратной инкапсуляции также могут проводиться в таких режимах, как определено в протоколе GFP или протоколе LAPS.

И операции мультиплексирования/демультиплексирования на вышеупомянутых этапах могут вестись в таких режимах, как мультиплексирование/демультиплексирование с однобитовым перемежением, двухбитовым перемежением или перемежением байтов.

Кроме того, в процессе передачи данных из вышеупомянутых двух вариантов осуществления для того, чтобы приемный конец низкоскоростных сигналов принимал соответствующие низкоскоростные коммуникационные сигналы в процессе демультиплексирования принятых сигналов, до начала вышеупомянутого процесса мультиплексирования должны быть настроены различные идентификаторы для каждого передающего конца и приемного конца, соответственно, что используется для указания соответствующей взаимосвязи каждого передающего конца и приемного конца. Кроме того, когда передающий конец передает вышеупомянутые низкоскоростные коммуникационные сигналы, ему необходимо добавить идентификатор передающего конца к каждому из низкоскоростных коммуникационных сигналов с тем, чтобы приемный конец мог определить, переданы ли принятые сигналы соответствующим передающим концом.

Например, в процессе мультиплексирования двух сигналов STM-16, каждый со скоростью передачи 2,5 Гбит/с, в один сигнал со скоростью передачи 5 Гбит/с, записывают в байтах J0 двух низкоскоростных сигналов STM-16 шестнадцатеричные числа AF и F5, соответственно, причем AF представляет первый сигнал STM-16, а F5 представляет второй сигнал STM-16. Таким образом, представляется возможным устанавливать соответствие низкоскоростных сигналов с приемным концом низкоскоростных сигналов посредством выявления содержимого байта J0 при приеме. Специалистам в данной области техники может быть понятно, что содержимым байта J0 могут быть любые две заранее установленные константы, что не выходит за рамки существа и объема настоящего изобретения.

Вышеупомянутый процесс установления соответствия первоначально включает в себя:

a1) определение в соответствии с содержимым байта J0, установленного передающим концом, является ли корректной соответствующая взаимосвязь между демультиплексированными низкоскоростными коммуникационными сигналами и приемным концом, и если является корректной, завершить этот процесс; иначе перейти на этап a2;

a2) переключение порядка демультиплексированных низкоскоростных коммуникационных сигналов, а затем завершение этого процесса.

Вышеупомянутый способ передачи множества коммуникационных сигналов в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает в себя: ведение FEC кодирования для передаваемого сигнала со скоростью 5 Гбит/с при передаче сигналов; и при приеме сигналов ведение FEC декодирования для принятого сигнала со скоростью 5 Гбит/с. Таким образом, коды ошибок, формируемые в передаче по оптическому волокну, могут дополнительно уменьшиться, а дальность передачи может быть увеличена.

Чтобы мультиплексировать низкоскоростные сигналы в высокоскоростной сигнал в соответствии с вышеупомянутыми вариантами осуществления, предусмотрено устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков. Субскоростной поток при этом относится к потоку сигналов с более низкой скоростью, который подлежит сведению в поток сигналов с более высокой скоростью.

На Фиг.2 показана схема, иллюстрирующая структуру устройства мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков, использующего перемежение битов, в соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков в этом варианте осуществления мультиплексирует четыре GE-сигнала в один сигнал со скоростью передачи 5 Гбит/с. Как показано на Фиг.2, устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков включает в себя оптический приемный блок 11, оптический передающий блок 12, блок 21 CDR+DEMUX (блок синхронизации, восстановления данных и демультиплексирования), блок 22 MUX (мультиплексор), блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов, два блока 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, четыре блока 50 GE PHY (GE-интерфейса физического уровня) и четыре оптических GE-приемопередатчика 60.

При этом оптический приемный блок 11 используется для приема оптического сигнала скоростью 5 Гбит/с, передаваемого из волоконно-оптической линии, преобразования оптического сигнала в последовательный электрический сигнал скоростью 5 Гбит/с, усиления и вывода сигнала на блок 21 CDR+DEMUX.

Оптический передающий блок 12 используется, чтобы последовательный электрический сигнал со скоростью передачи 5 Гбит/с, принятый от блока 22 MUX, преобразовывать посредством электрического/оптического преобразования в оптический сигнал той же скорости и выводить преобразованный сигнал на волоконно-оптическую линию для передачи. Если это устройство используется в WDM, длина световой волны оптического передающего блока 12 должна также соответствовать длине волны, рекомендуемой ITU-T, например длинам волн, рекомендуемым в стандартах G.694.1 или G.694.2.

Блок 21 CDR+DEMUS используется для приема последовательного электрического сигнала со скоростью передачи 5 Гбит/с, выводимого из оптического приемного блока 11, то есть сначала подблок CDR осуществляет введение синхроимпульсов и восстановление данных для сигнала, и затем подблок DEMUX демультиплексирует сигнал, ведет последовательное/параллельное преобразование и затем 16 параллельных сигналов со скоростью передачи 311 Мбит/с каждый выводит на блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов.

Блок 22 MUX используется для приема 16 параллельных сигналов со скоростью передачи 311 Мбит/с каждый, выводимых из блока 30 преобразования данных шины и перемежения битов, ведения параллельно/последовательного преобразования, мультиплексирования сигналов в последовательный электрический сигнал со скоростью передачи 5 Гбит/с и затем вывода электрического сигнала на оптический передающий блок 12.

Блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов используется для преобразования в направлении приема введенной из блока 21 CDR+DEMUX одной группы из 16 параллельных сигналов со скоростью передачи 311 Мбит/с каждый в два сигнала STM-16, каждый включающий в себя группу параллельных сигналов; между тем в направлении передачи этот блок преобразовывает два сигнала STM-16, включающих в себя каждый группу параллельных сигналов, в одну группу из 16 параллельных сигналов приблизительно со скоростью передачи 311 Мбит/с каждый. Два сигнала STM-16, выводимые из блока 30 преобразования данных шины и перемежения битов, вводятся на два идентичных блока 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, соответственно, и между тем блок 30 принимает два параллельных сигнала STM-16, выводимых из двух блоков 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика. Блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов может быть осуществлен такими средствами, как программируемая пользователем вентильная матрица (Field Programmable Gate Array, FPGA).

Блок 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика используется для приема одного сигнала STM-16, выводимого из блока 30 преобразования данных шины и перемежения битов в направлении приема, осуществления функций поиска кадра, обратного распределения и обратной инкапсуляции, и вывода на два блока 50 GE PHY двух GE-сигналов физического уровня со скоростью передачи 1,25 Гбит/с каждый; между тем, в направлении передачи для приема двух GE-сигналов физического уровня со скоростью передачи 1,25 Гбит/с каждый, выводимых из двух блоков 50 GE PHY, распределения и формирования кадров сигналов с использованием формата кадра STM-16, осуществления функций инкапсуляции, распределения и формирования кадров, соответственно, и вывода одного сигнала STM-16. Интерфейс между блоком 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика и блоком 50 GE PHY включает в себя гигабитный, независимый от среды передачи интерфейс (Gigabit Media Independent Interface, GMII), соответствующий стандарту IEEE 802.3, таким образом, каждый GE-сигнал физического уровня, выводимый блоком 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, является соответствующим GMII физического уровня электрическим сигналом, длиной 8 битов. Поиск кадра в направлении приема осуществляется посредством SDH стандартному способу обработки, определенному ITU-T, обратное распределение осуществляется посредством VC4-8C или VC4-8V и обратная инкапсуляция осуществляется посредством протоколов HDLC, GFP или LAPS. Инкапсуляция в направлении передачи осуществляется посредством протоколов HDLC, GFP, или LAPS, распределение осуществляется посредством VC4-8C или VC4-8V, и формирование кадров осуществляется согласно способу обработки по стандарту SDH, определенному ITU-T. Например, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения трафик GE-сигналов является инкапсулируемым в режиме HDLC, что обеспечивает полную, прозрачную передачу трафика без потерь. Между тем, блок 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика осуществляет функцию мониторинга качества сигнала, например может выявлять потерю кадра (Loss of Frame, LOF) сигнала и байта J0 SDH сигнала.

Блок 50 GE PHY используется для приема в направлении приема одного электрического сигнала, соответствующего GMII физического уровня, имеющего разрядность данных длиной 8 битов, выводимого из блока 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, и для вывода последовательного GE-сигнала в виде потока битов со скоростью передачи 1,25 Гбит/с. Кроме того, блок 50 GE PHY используется также для приема в направлении передачи последовательного GE-сигнала в виде потока битов со скоростью передачи 1,25 Гбит/с, выводимого из оптического GE-приемопередатчика 60, и после обработки, для вывода электрического сигнала, соответствующего GMII физического уровня, с 8-битовой длиной данных. Блок 50 GE PHY используется также для осуществления функции мониторинга качества GE-сигналов, например мониторинга результата контроля сигналов с помощью циклического избыточного кода (Cyclic Redundancy Check, CRC).

Оптический GE-приемопередатчик 60 включает в себя оптический передающий блок GE-сигнала и оптический приемный блок GE-сигнала. При этом оптический передающий блок GE-сигнала используется для приема последовательного, в виде потока битов коммуникационного GE сигнала со скоростью передачи 1,25 Гбит/с и преобразования электрического сигнала в оптический сигнал, и между тем оптический приемный блок GE-сигнала принимает введенный внешне оптический коммуникационный GE-сигнал со скоростью передачи 1,25 Гбит/с, преобразовывает оптический сигнал в электрический сигнал и выводит преобразованный сигнал на блок 50 GE PHY.

При этом один блок 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, два блока 50 GE PHY и два оптических GE-приемопередатчика 60, которые являются взаимосвязанными в ветвь по Фиг.2, можно рассматривать как один приемопередающий блок передачи данных со скоростью 2,5 Гбит/с.

Предшествующее описывает функции каждого блока устройства мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков в предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения. Ниже дается дополнительное подробное описание конкретного осуществления функции блока 30 преобразования данных шины и перемежения битов.

В вышеупомянутых предпочтительных вариантах осуществления блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов осуществляет мультиплексирование с перемежением для двух групп сигналов в режиме перемежения битов. В направлении передачи блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов сводит два сигнала STM-16 со скоростью передачи 2,5 Гбит/с каждый в группу сигналов с совокупной скоростью передачи 5 Гбит/с для передачи по линии, и способ перемежения битов конкретно включает в себя: создание одного сигнала скоростью 2,5 Гбит/с в виде сигнала с нечетными битами в составе сигнала 5 Гбит/с и создания другого сигнала скоростью 2,5 Гбит/с в виде сигнала с четными битами в составе сигнала 5 Гбит/с. В направлении приема блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов разделяет нечетные биты и четные биты сигнала скоростью 5 Гбит/с, чтобы получить два сигнала STM-16 со скоростью передачи 2,5 Гбит/с каждый. Специалистам в данной области техники настоящего изобретения может быть понятно, что такой режим перемежения, как 2-битовое перемежение, также может использоваться в блоке 30 преобразования данных шины и перемежения битов без выхода за рамки существа и объема настоящего изобретения.

На Фиг.3 схематично показан принцип передачи для блока преобразования данных шины и перемежения битов в соответствии с вышеупомянутыми предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг.3, два параллельных сигнала STM-16, выводимые из двух блоков 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, составлены из двух групп по 16 параллельных сигналов каждый со скоростью передачи 155 Мбит/с, соответственно, и обозначены как 0,1,2…,15 и 0′,1′,2’…,15′, соответственно, то есть всего 32 сигнала. Поскольку блок 22 MUX требует, чтобы каждый сигнал STM-16 был составлен из 8 параллельных сигналов со скоростью передачи 311 Мбит/с каждый, каждые два 155 Мбит/с сигнала в одной группе параллельных сигналов должны быть мультиплексированы посредством одного блока 31 1:2 MUX, чтобы получить один 311 Мбит/с сигнал до начала его ввода в мультиплексор 22. Между тем, чтобы гарантировать последовательность передачи сигналов, два входных бита для каждого блока 31 1:2 MUX должны быть разнесены на длину одного байта, то есть 8 битов, например, первый мультиплексор соединяет сигнал «0» скоростью 155 Мбит/с, соответствующий маршруту «0», с сигналом «8» скоростью 155 Мбит/с, соответствующий маршруту «8», которые оба выводятся из первого блока 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика для мультиплексирования и вывода одного сигнала скоростью 311 Мбит/с, который обозначен как 0(8); второй мультиплексор соединяет сигнал «1» скоростью 155 Мбит/с, соответствующий маршруту «1», первого блока инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика с сигналом «9» скоростью 155 Мбит/с, соответствующим его маршруту «9», чтобы вывести один сигнал скоростью 311 Мбит/с, обозначенный как 1(9), и остальное может быть логически выведено. Таким образом, получают две группы параллельных сигналов, обозначенных в порядке, соответственно, как 0(8), 1(9), 2(10)…, 7(15) и 0′(8′), 1′(9′), 2′(10′)…,7′(15′), и каждая группа параллельных сигналов включает в себя 8 параллельных сигналов, каждый со скоростью 311 Мбит/с.

Чтобы осуществлять перемежение битов для двух сигналов STM-16, после мультиплексирования в мультиплексоре 1:2 MUX первый сигнал STM-16 связан с нечетными битами входной шины блока 22 MUX, тогда как второй сигнал STM-16 связан с ее четными битами, чтобы получить один сигнал со скоростью передачи 5 Гбит/с. Таким образом, как показано на Фиг.3, будут 16 параллельных сигналов, каждый со скоростью передачи 311 Мбит/с, которые обозначены в порядке, соответственно, как 0(8), 1(9), 2(10)…,7(15) и 0′(8′), 1′(9′), 2′(10′)…,7′(15′) на входной шине блока 22 MUX.

На Фиг.4 схематически показана иллюстрация принципа приема для блока преобразования данных шины и перемежения битов в соответствии с вышеупомянутыми предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг.4, 16 параллельных сигналов, каждый со скоростью передачи 311 Мбит/с, на входной шине блока 22 MUX обозначены как 0(8), 0′(8′), 1(9), 1′(9′), 2(10), 2′(10′)…,7(15) и 7′(15′), блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов и блок 21 CDR+DEMUX соединены с чередованием, следовательно, в направлении приема блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов разделяет на две группы 16 параллельных сигналов со скоростью передачи 311 Мбит/с каждый, выводимых из блока 21 CDR+DEMUX, то есть одну группу “0(8), 1(9), 2(10)…, 7(15)” и другую группу “0′(8′), 1′(9′), 2′(10′)…, 7′(15′)”, которые в дальнейшем именуются как «Группа А» и «Группа B», соответственно. Согласно вышеизложенному описанию данные из Группы А и Группы B соответствуют одному из двух параллельных сигналов STM-16, соответственно, тогда как конкретная соответствующая взаимосвязь точно не известна. Следовательно, блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов должен включать в себя блок 32 перекрестного переключения 2×2 для осуществления операции перекрестного переключения 2×2, чтобы переключать позицию двух параллельных сигналов STM-16, в случае наличия ошибки в вышеупомянутой соответствующей взаимосвязи.

В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения содержимое байта J0 в составе STM-16 используется в качестве идентификатора, чтобы определять соответствующую взаимосвязь между сигналами Группы А и Группы B и первым сигналом STM-16 и вторым сигналом STM-16. Например, шестнадцатеричное содержимое AF и F5 может быть записано в байтах J0 первого и второго сигналов STM-16 посредством блока 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика на передающем конце, соответственно, и может выполняться определение посредством блока 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика на приемном конце, совпадает ли содержимое байта J0 принятого сигнала, то есть AF или F5, с идентификатором приемного конца, с тем, чтобы принимать кадры корректно, и если оно соответствует идентификатору, непосредственно принять сигнал; если оно не соответствует идентификатору, то управлять блоком 32 перекрестного переключения 2×2 посредством установки управляющего сигнала Sel0 блока 32 перекрестного переключения 2×2, чтобы переключить две группы сигналов. Например, если байт J0 принятого сигнала включает в себя AF, сигналом является первый сигнал STM-16; если содержимым байта J0 является F5, сигналом является второй сигнал STM-16. Первый блок 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика выявит, является ли AF значением байта J0 принятого сигнала, тогда как второй блок 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика выявит, является ли F5 значением байта J0 принятого сигнала, и если не является, проведет операцию 2×2 перекрестного переключения.

Поскольку блок 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика использует линию передачи данных длиной 16 битов, то затем в процессе приема требуется преобразовывать группу из 8 параллельных сигналов, каждый со скоростью передачи 311 Мбит/с, в группу из 16 параллельных сигналов со скоростью 155 Мбит/с каждый. Следовательно, блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов должен также включать в себя блок 33 1:2 DEMUX, для демультиплексирования в демультиплексоре 1:2 DEMUX каждого из 8 сигналов, то есть демультиплексирования каждого 311 Мбит/с сигнала на два параллельных 155 Мбит/с сигнала. В результате демультиплексирования в демультиплексоре 1:2 DEMUX может быть неверным соединение сигналов, что далее может сделать блок 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика неспособным находить заголовок кадра сигнала STM-16 и вызвать аварийный сигнал потери кадра (Lost of FRAME, LOF). Следовательно, блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов должен также включать в себя 16-входовой блок 34 перекрестного переключения 2×2 с тем, чтобы мог быть установлен управляющий сигнал Sel1 16-входового блока 34 перекрестного переключения 2×2 для управления 16-входовым блоком 34 перекрестного переключения 2×2 для переключения 32 входных сигнала, когда имеется аварийный сигнал потери кадра (LOF).

Как может быть видно из описания выше, необходима надлежащая регулировка сигнала, чтобы гарантировать корректность сигналов, входящих в два блока инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, в отношении которой блок-схема управления, как показано на Фиг.5, содержит этапы:

Этап 501: определить, имеется ли аварийный сигнал потери кадра (LOF), если да, перейти на этап 502; иначе перейти на этап 503;

Этап 502: провести операцию NOT на сигнале Sel1 для управления 16-входовым блоком перекрестного переключения 2×2 на переключение 32 входных сигналов;

Этап 503: определить, имеется ли несовпадение байта J0, если да, перейти на этап 504; иначе завершить этот процесс;

Этап 504: провести операцию NOT на сигнале Sel0 для управления блоком перекрестного переключения 2×2, чтобы переключить две группы из 8-битовых информационных сигналов;

Следует отметить, что является возможным, что аварийный сигнал LOF или несовпадение байта J0 вызван другими причинами, например ухудшением качества сигнала в передаче по волоконно-оптической линии. В этом случае невозможно удалить аварийные сигналы этих двух типов через введение операций переключения посредством управления управляющими сигналами Sel1 и Sel0. Тогда решение, которое может быть принято программным обеспечением, то есть когда аварийный сигнал не может быть удален после нескольких операций переключения, показывает, что аварийный сигнал вызван другими причинами.

Предшествующее является описанием объединения многих низкоскоростных сигналов в один высокоскоростной сигнал с использованием режима перемежения битов. Специалистам в области техники настоящего изобретения может быть понятно, что ту же цель можно достичь, используя режим перемежения байтов.

На Фиг.6 показана схема, иллюстрирующая структуру устройства мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков для режима перемежения байтов в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг.6, в направлении передачи по сравнению с перемежением битов, в режиме перемежения байтов добавляется сигнал кадрового импульса (Frame Pulse, FP), чтобы управлять блоком 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика с тем, чтобы два блока 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика могли осуществлять синхронизацию кадров при передаче параллельных сигналов STM-16. Сигналом FP является группа импульсных сигналов с частотой повторения 8К и длительностью импульса 12,86 нс (чтобы быть точным, 1/77,76 мс), для которого схемное решение является таким, как показано на Фиг.7. Следует отметить, что частота повторения сигнала FP является обычно 8К, тогда как длительность FP занимает один период тактовой частоты служебных данных, что определяется различной временной диаграммой обработки служебных данных и может иметь различные значения. Кроме того, блок 30′ преобразования данных шины и перемежения байтов замещает блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов, чтобы осуществить операцию перемежения байтов для двух параллельных сигналов STM-16.

На Фиг.8 схематично показана иллюстрация принципа передачи для блока преобразования данных шины и перемежения байтов в вышеупомянутом предпочтительном варианте осуществления. Как показано на Фиг.8, в этом предпочтительном варианте осуществления способ мультиплексирования в мультиплексоре 1:2 MUX является таким же, как отображено на Фиг.3. Если используется способ перемежения байтов, тем не менее, первый сигнал после мультиплексирования в мультиплексоре 1:2 MUX соединен последовательно с битами 0-7 входной шины блока 22 MUX, и второй сигнал после мультиплексирования в мультиплексоре 1:2 MUX соединен последовательно с битами 8-15 входной шины блока 22 MUX, осуществляя таким образом, операцию перемежения байтов. Тогда параллельные сигналы на входной шине блока 22 MUX последовательно обозначаются как 0(8), 1(9), 2(10)…, 7(15), 0′(8′), 1′(9′), 2′(10′)…, 7′(15′).

На Фиг.9 показано схематическое представление, иллюстрирующее принцип приема для блока преобразования данных шины и перемежения байтов в вышеупомянутом предпочтительном варианте осуществления. Со ссылкой на Фиг.4 блок 30′ преобразования данных шины и перемежения байтов, показанный на Фиг.9, является таким же, как блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов, показанный на Фиг.4, и включает в себя блок 32 перекрестного переключения 2×2, блок 33 1:2 DEMUX и 16-входовой блок 34 перекрестного переключения 2×2.

Блок 30′ преобразования данных шины и перемежения байтов гарантирует также корректность сигналов, выводимых на два блока передачи данных скоростью 2,5 Гбит/с, посредством принятия решения на основании байта J0, то есть, сигналом, принятым первым блоком инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, является сигнал, принадлежащий предпочтительнее первому блоку 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, чем второму блоку 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика. Если байт J0 не соответствует идентификатору, устанавливается управляющий сигнал Sel0 для управления блоком 32 перекрестного переключения 2×2, чтобы вести операцию переключения.

Подобным образом, после демультиплексирования в демультиплексоре 1:2 DEMUX может быть ситуация неверно соединенных сигналов, делая блок 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика неспособным находить заголовок кадра сигнала STM-16 и таким образом вызывать аварийный сигнал LOF. Следовательно, когда используется блок 30′, корректность операции демультиплексирования можно гарантировать, согласно принятию решения на основании аварийного сигнала LOF, что является сходным с использованием блока 30, то есть, если имеется аварийный сигнал LOF, то установить управляющий сигнал Sel1 16-входового блока 34 перекрестного переключения 2×2 для управления блоком 34, чтобы переключить 32 входных сигнала.

Кроме того, чтобы предотвращать перекрещивание байтов в двух сигналах, к блоку 30′ преобразования данных шины и перемежения байтов добавлен блок 35 разделения сигналов. Блок 35 отделяет первый коммуникационный сигнал от второго коммуникационного сигнала путем поиска байта синхронизации кадра для каждого сигнала и обеспечивает, что выводимые младшие 8 битов этого сигнала являются одним сигналом STM-16, а старшие 8 битов этого сигнала являются другим сигналом STM-16. Действующим принципом при этом является: если имеются байты синхронизации кадра в каждом кадре сигнала STM-16, то есть А1 и A2, которые являются шестнадцатеричными значениями F6 и 28, соответственно, и поскольку два сигнала являются синхронизированными кадр за кадром при передаче, два независимых сигнала могут быть опознаны и разделены, при условии, что найдены два смежных байта F628.

Следует отметить, что вышеописанные блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов и блок 30′ преобразования данных шины и перемежения байтов являются двумя конкретными примерами осуществления блока преобразования данных шины и перемежения, причем различие состоит в том, что первый осуществлен в режиме перемежения битов, тогда как последний осуществлен в режиме перемежения байтов.

В вышеупомянутом варианте осуществления, если параллельные сигналы STM-16, выводимые из блока 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, являются 16 сигналами со скоростью передачи 155 Мбит/с каждый, что не соответствует входной скорости передачи 311 Мбит/с, требуемой блоком 22 MUX и блоком DEMUX+CDR 21, то блоки 30 и 30′ преобразования данных шины и перемежения должны включать в себя 1:2 MUX и 1:2 DEMUX, чтобы провести преобразование между скоростями 155 Мбит/с и 311 Мбит/с.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения блок 40′ инкапсуляции, распределения и формирования кадров замещает блок 40 инкапсуляции, распределения и формирования кадров, причем выходные и входные данные блока 40′ оба являются 8 параллельными сигналами со скоростью передачи 311 Мбит/с каждый, тогда схема блоков 30 и 30′ преобразования данных шины и перемежения может быть значительно упрощена.

На Фиг.10 показано схематическое представление, иллюстрирующее принцип передачи для блока преобразования данных шины и перемежения битов в вышеупомянутом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг.10, первый блок 40′ инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика и второй блок 40′ инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика выводят, соответственно, группу из 8 параллельных сигналов со скоростью передачи 311 Мбит/с каждый, которые обозначены как 0-7 и 0′-7′, соответственно. Если выходные данные блока 40′ соответствуют входной скорости блока 22 MUX, то операция перемежения битов может быть осуществлена посредством лишь ввода выводимых битов поочередно и последовательно из первого и второго блоков инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, то есть значащими метками входных сигналов на входной шине блока 22 MUX являются последовательно 0, 0′, 1, 1′, 2, 2′, 3, 3′, 4, 4′, 5, 5′, 6, 6′, 7, 7′. В этом варианте осуществления блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов в направлении передачи имеет фактически лишь функцию соединительной линии.

На Фиг.11 показано схематическое представление, иллюстрирующее принцип приема для блока преобразования данных шины и перемежения битов в вышеупомянутом предпочтительном варианте осуществления. Как показано на Фиг.11, выходы блока 21 DEMUX+CDR разделяются операцией перемежения битов на две группы, именуемые в дальнейшем Группа C и Группа D, которые обозначены как 0-7 и 0′-7′. Вышеупомянутый блок 40′ инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика может также использовать байт J0 или другие резервные байты STM-16 в качестве идентификатора низкоскоростных кадров, и в процессе приема определяет, совпадает ли идентификатор принятого кадра с идентификатором кадра, который должен быть принят этим блоком 40′, если нет, устанавливает управляющий сигнал Sel0 блока 32 перекрестного переключения 2×2 для управления блоком 32 перекрестного переключения 2×2, чтобы провести операцию переключения, таким образом, согласовывая кадры с приемным концом. По сравнению с блоком 30 преобразования данных шины и перемежения битов, показанным на Фиг.4, блок 33 1:2 демультиплексирования и 16-входовой блок 34 перекрестного переключения 2×2 не требуются.

Поскольку и выходные, и входные данные вышеупомянутого блока 40′ являются группой из 8 параллельных сигналов со скоростью передачи 311 Мбит/с каждый, и отсутствует процесс 1:2 демультиплексирования в блоке 30 преобразования данных шины и перемежения битов, то не будет аварийного сигнала LOF, вызываемого в процессе 1:2 демультиплексирования. В результате в этом варианте осуществления управляющая процедура гарантирования корректного приема множества низкоскоростных кадров упрощается по сравнению с управляющей процедурой, показанной на Фиг.5, и процедура включает в себя:

Этап A: определить, имеется ли несоответствие байта J0, если да, перейти на этап B, иначе завершить эту процедуру;

Этап B: провести операцию NOT на сигнале Sel0, чтобы блок перекрестного переключения 2×2 переключил две группы 8-битовых информационных сигналов.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения блок 30′ преобразования данных шины и перемежения байтов замещает блок 30 преобразования данных шины и перемежения битов из вышеупомянутого варианта осуществления.

На Фиг.12 показано схематическое представление, иллюстрирующее принцип передачи для блока преобразования данных шины и перемежения байтов в вышеупомянутом предпочтительном варианте осуществления. Как показано на Фиг.12, блок 40′ инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика и второй блок 40′ инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика выводят, соответственно, одну группу из 8 параллельных сигналов, каждый со скоростью передачи 311 Мбит/с, которые обозначены, соответственно, 0-7 и 0′-7′. Если выход блока 40′ соответствует входной скорости блока 22 MUX, операция перемежения байтов может быть осуществлена посредством лишь ввода поочередно и последовательно выводимых байтов из двух блоков инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, то есть порядком сигналов на входной шине блока 22 MUX является последовательно 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 0′, 1′, 2′, 3′, 4′, 5′, 6′, 7′. В этом варианте осуществления блок 30′ преобразования данных шины и перемежения байтов в направлении передачи используется только в качестве функции соединения, и, следовательно, может быть заменен соединительной линией на монтажной плате. По сравнению с блоком 30′ преобразования данных шины и перемежения байтов, показанным на Фиг.8, блок 31 1:2 MUX не требуется.

На Фиг.13 показано схематическое представление, иллюстрирующее принцип приема для блока преобразования данных шины и перемежения байтов в вышеупомянутом предпочтительном варианте осуществления. Как показано на Фиг.13, выходной сигнал блока 21 DEMUX+CDR разделяется посредством операции перемежения байтов на две группы, обозначенные как 0-7 и 0′-7′, которые в дальнейшем именуются Группа E и Группа F. Вышеупомянутый блок 40′ инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика также может использовать байт J0 или другие резервные байты STM-16 в качестве идентификатора низкоскоростных кадров, и в процессе приема принимает решение, соответствует ли идентификатор принятого кадра идентификатору кадра, который должен быть принят этим блоком 40′, если не соответствует, устанавливает управляющий сигнал Sel0 для блока 32 перекрестного переключения 2×2, чтобы управлять блоком 32 перекрестного переключения 2×2 для ведения операции переключения и осуществления согласования данных. Подобным образом, чтобы предотвращать перекрещивание байтов в двух сигналах, к блоку 30′ добавлен блок 35 разделения сигналов, и блок 35 осуществляет отделение первого коммуникационного сигнала от второго коммуникационного сигнала путем поиска байта синхронизации кадров каждого сигнала. В сравнении с блоком 30′ преобразования данных шины и перемежения байтов, показанным на Фиг.9, не требуются блок 33 1:2 демультиплексирования и 16-входовой блок 34 перекрестного переключения 2×2.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения между оптическим передающим блоком 12 и блоком 22 MUX добавлен блок FEC кодирования, чтобы вести FEC кодирование для сигналов от блока 22 MUX, и затем передавать кодированные сигналы на внешнее оптическое волокно через оптический передающий блок 12. Кроме того, блок FEC декодирования добавлен между оптическим приемным блоком 11 и блоком 21 CDR+DEMUX, чтобы вести FEC декодирование для сигналов от оптического передающего блока 12, и затем передавать декодированные сигналы на блок 21 CDR+DEMUX. Посредством добавления блока FEC кодирования и блока FEC декодирования коды ошибок могут быть эффективно уменьшены при передаче по оптическому волокну, а дальность передачи может быть увеличена.

В вышеупомянутом варианте осуществления описан действующий принцип устройства мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков для мультиплексирования четырех оптических GE-сигналов в один оптический сигнал со скоростью, соответствующей классу скорости передачи 5 Гбит/с. В другом варианте осуществления устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков мультиплексирует введенные два оптических сигнала STM-16 непосредственно в один оптический сигнал со скоростью, соответствующей классу скорости передачи 5 Гбит/с.

На Фиг.14 показана схема, иллюстрирующая структуру устройства мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков в соответствии с вышеупомянутым предпочтительным вариантом осуществления. Как показано на Фиг.14, устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков, которое мультиплексирует два оптических сигнала STM-16 непосредственно в один оптический сигнал со скоростью, соответствующей классу скорости передачи 5 Гбит/с, подобно устройству мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков, показанному на Фиг.2 или 6, включает в себя оптический приемный блок 11, оптический передающий блок 12, блок 21 CDR+DEMUX, блок 22 MUX, блоки 30 и 30′ преобразования данных шины и перемежения, и функции таких блоков остаются прежними. Блоки 30 и 30′ преобразования данных шины и перемежения могут поддерживать режим перемежения битов или режим перемежения байтов.

Различие между вышеупомянутыми устройствами мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков из вышеупомянутого варианта осуществления и таковыми в данном варианте осуществления состоит в том, что устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков в данном варианте осуществления также включает в себя два идентичных блока 70 обработки сигналов STM-16, два идентичных оптических приемных блока 80 сигналов STM-16 и два идентичных оптических передающих блока 90 сигналов STM-16.

В направлении передачи оптический приемный блок 80 сигналов STM-16 ведет оптическое/электрическое преобразование принятых внешне оптических сигналов STM-16, генерирует электрические сигналы STM-16 и передает сигналы на блок 70 обработки сигналов STM-16;

Блок 70 обработки сигналов STM-16 ведет операции синхронизации кадров, обработки служебных данных и мониторинга выполнения операций над принятыми электрическими сигналами STM-16 и выводит параллельные сигналы STM-16 на блоки 30 и 30′ преобразования данных шины и перемежения.

В направлении приема блок 70 обработки сигналов STM-16 принимает параллельные сигналы STM-16, выводимые из блоков 30 и 30′ преобразования данных шины и перемежения, ведет операции синхронизации кадров, обработки служебных данных и мониторинга выполнения операций, и выводит электрические сигналы STM-16 на оптический передающий блок 90 сигналов STM-16.

После приема электрических сигналов STM-16 оптический передающий блок 90 сигналов STM-16 ведет электрическое/оптическое преобразование и выводит сигналы на внешнее оптическое волокно.

Блок 70 обработки сигналов STM-16, оптический приемный блок 80 сигналов STM-16, и оптический передающий блок 90 сигналов STM-16 в этом варианте осуществления можно видеть как блок передачи со скоростью 2,5 Гбит/с.

Кроме того, устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков в этом варианте осуществления может также дополнительно включать в себя блок FEC кодирования между оптическим передающим блоком 12 и блоком 22 MUX, и блок FEC декодирования между оптическим приемным блоком 11 и блоком 21 CDR+DEMUX для ведения кодирования/декодирования FEC, чтобы эффективно уменьшать коды ошибок при передаче по оптическому волокну и увеличивать дальность передачи сигналов в оптической среде.

В следующем предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков может мультиплексировать четыре GE-сигнала непосредственно в один сигнал со скоростью, соответствующей классу скорости 5 Гбит/с.

Устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков в этом варианте осуществления имеет в основе такую же часть блока, как показано на Фиг.2, и содержит оптический приемный блок, оптический передающий блок, блок CDR+DEMUX, блок MUX, блок преобразования данных шины и перемежения, блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, четыре блока GE PHY и четыре оптических GE-приемопередатчика.

Блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика используется для непосредственного мультиплексирования четырех GE-сигналов, инкапсуляции, распределения сигналов и генерирования сигнала класса скорости 5 Гбит/с в направлении передачи, тогда как в направлении приема для обратного распределения принятого сигнала класса скорости 5 Гбит/с, обратной инкапсуляции сигнала и обратного демультиплексирования сигнала на четыре GE-сигнала функции других блоков остаются прежними.

Блок преобразования данных шины и перемежения может подобным образом поддерживать способ мультиплексирования/демультиплексирования с перемежением битов или перемежением байтов, и настоящее изобретение не устанавливает ограничения на принятый способ мультиплексирования/демультиплексирования.

Кроме того, инкапсуляция, распределение и обратное распределение, обратная инкапсуляция также могут вестись различными способами, и настоящее изобретение также не устанавливает ограничения на такие способы.

Следует отметить, что устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков может быть разделено на устройство мультиплексирования субскоростных потоков и устройство демультиплексирования субскоростных потоков, которые независимо используются в процессах передачи и приема.

Настоящее изобретение также предусматривает систему оптической связи, образуемую вышеупомянутым устройством мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков, и эта система может осуществлять скорость передачи 5 Гбит/с.

Система оптической связи в соответствии с настоящим изобретением включает в себя оптический передающий компонент и оптический приемный компонент, причем оптический передающий компонент преобразовывает входной электрический сигнал в оптический сигнал и передает сигнал на оптический приемный компонент через оптические элементы; и оптический приемный компонент преобразовывает принятый оптический сигнал в электрический сигнал и выводит электрический сигнал. Классом скорости оптического сигнала, передаваемого по оптическому волокну, является 5 Гбит/с. Оптический передающий компонент и оптический приемный компонент включают в себя устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения скорость передачи данных, по меньшей мере, для волны одной длины в системе WDM находится в классе скорости 5 Гбит/с. Можно обратиться к типичной системе WDM, показанной на Фиг.1. По сравнению с системой оптической связи в соответствии с настоящим изобретением, существующая система WDM, как показано на Фиг.1, является отличающейся тем, что содержит по меньшей мере одну пару OTU, которая передает и принимает оптические сигналы со скоростью 5 Гбит/с.

В варианте осуществления вышеупомянутая система WDM включает в себя множество пар OTU, один мультиплексор волн, один демультиплексор волн и оптические волокна; при этом по меньшей мере один OTU включает в себя устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков.

Динамическим рабочим процессом системы оптической связи в вышеупомянутом варианте осуществления является нижеследующий: в направлении передачи, когда группа низкоскоростных сигналов вводится в OTU до мультиплексора волн, эта группа низкоскоростных сигналов будет преобразована устройством мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков в составе OTU в оптический сигнал с классом скорости некоторой длины волны (предполагается длиной волны A), являющейся 5 Гбит/с, затем мультиплексором волн будет объединен с оптическими одночастотными сигналами из другого OTU и будет передан по одному оптическому волокну на демультиплексор волн в узле назначения. В передаче могут участвовать несколько блоков OA, чтобы усиливать оптические сигналы объединенных волн. В направлении приема демультиплексор волн разделяет оптические сигналы различных длин волн, оптический сигнал длиной волны А посылается на OTU и устройство мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков в этом OTU преобразовывает этот оптический сигнал со скоростью 5 Гбит/с в группу низкоскоростных сигналов. Таким образом, данные успешно передаются от исходного узла на узел назначения. Используя класс скорости 5 Гбит/с, чтобы передавать сообщения, каждая волна одной длины может передавать в два раза больше сообщений, которые может переносить волна одной длины, соответствующая классу скорости 2,5 Гбит/с, при том, что стоимость не повышается намного выше, что действенно повышает эффективность использования длины волны и снижает общую стоимость создания сети. Между тем, поскольку ограниченная дисперсией дальность передачи сигналов класса скорости 5 Гбит/с соответствует 240 километрам или около, проблема того, что дальность передачи сигналов класса скорости 10 Гбит/с является небольшой, может быть решена с тем, чтобы удовлетворить требованию MAN к дальности передачи.

В дополнение следует отметить, что настоящее изобретение является применимым не только для двухпунктовых сетей, как показано на Фиг.1, но также применимым и к такой топологии сети, как цепные сети, и кольцевые сети, содержащие оптические динамические мультиплексоры (Add Drop Multiplexers, ADM).

Как видно из вышеописанных вариантов осуществления системы оптической связи, блока мультиплексирования/демультиплексирования субскоростных потоков, а также способа мультиплексирования/демультиплексирования данных, настоящее изобретение делает возможным мультиплексирование и сведение многих низкоскоростных сигналов в один сигнал со скоростью класса скорости 5 Гбит/с для передачи в MAN, что удовлетворяет требованию MAN к дальности передачи, при этом повышая эффективность использования волны одной длины.

Цель, техническое решение и преимущества настоящего изобретения были дополнительно подробно описаны посредством вышеупомянутых предпочтительных вариантов осуществления. Должно быть оценено, что предшествующее представляет только предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и не предусматривает использования для ограничения изобретения. Любая модификация, эквивалентная замена и усовершенствование в рамках существа и принципа изобретения должны охраняться рамками объема охраны изобретения.

Формула изобретения

1. Способ передачи данных, содержащий:

при передаче данных мультиплексируют и преобразовывают несколько низкоскоростных коммуникационных сигналов в оптический сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, и передают оптический сигнал на узел назначения;

при приеме данных преобразовывают принятый оптический сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с в электрический сигнал и демультиплексируют электрический сигнал, чтобы получить несколько низкоскоростных коммуникационных сигналов.

2. Способ по п.1, в котором мультиплексирование поддерживает мультиплексирование с перемежением битов и демультиплексирование поддерживает демультиплексирование с перемежением битов; или мультиплексирование поддерживает мультиплексирование с перемежением байтов и демультиплексирование поддерживает демультиплексирование с перемежением байтов.

3. Способ по п.1, в котором низкоскоростными коммуникационными сигналами являются четыре соответствующих Gigabit Ethernet (GE) сигнала или два Синхронной Цифровой Иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) сигнала скоростью 2,5 Гбит/с.

4. Способ по п.1, в котором низкоскоростные коммуникационные сигналы являются GE-сигналы;

до начала мультиплексирования способ дополнительно содержит: этап, на котором несколько низкоскоростных коммуникационных сигналов преобразовывают в несколько низкоскоростных SDH кадров; мультиплексирование относится к тому, что: мультиплексируют полученные несколько низкоскоростных SDH кадров в сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с;

демультиплексирование относится к тому, что: демультиплексируют сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с на несколько низкоскоростных SDH кадров; и

после демультиплексирования способ дополнительно содержит: этап обратного преобразования полученных нескольких низкоскоростных SDH кадров в несколько низкоскоростных коммуникационных сигналов.

5. Способ по п.4, в котором

преобразование содержит: операции инкапсуляции, распределения и формирования кадра;

обратное преобразование содержит: операции поиска кадра, обратного распределения, и обратной инкапсуляции.

6. Способ по п.5, в котором операции инкапсуляции и обратной инкапсуляции ведут с использованием протокола Обобщенной Процедуры Формирования Кадров (General Framing Procedure, GFP), протокола Высокоуровневого Управления Каналом Передачи Данных (High-Level Data Link Control, HDLC), или протокола SDH-процедуры Доступа к Каналу Связи (Link Access Procedure-SDH, LAPS).

7. Способ по п.1, дополнительно содержащий: этап, на котором создают различные идентификаторы для каждого передающего конца и приемного конца для указания соответствующей взаимосвязи между каждым передающим концом и приемным концом;

до начала мультиплексирования дополнительно содержащий: этап, на котором к каждому низкоскоростному коммуникационному сигналу добавляют идентификатор передающего конца для него;

после демультиплексирования дополнительно содержащий этапы, на которых:

a1. принимают решение в соответствии с идентификатором, установленным передающим концом, соответствует ли приемный конец, принимающий текущий низкоскоростной коммуникационный сигнал передающему концу этого сигнала, если это так, текущий приемный конец принимает сигнал; иначе, осуществляют этап а2;

а2. переключают порядок каждой группы низкоскоростных коммуникационных сигналов и текущий приемный конец принимает переключенный сигнал.

8. Способ по п.7, в котором идентификатор обозначают посредством байта J0 или другими резервными байтами SDH.

9. Способ по любому из пп.1-8,

после мультиплексирования дополнительно содержащий: этап, на котором ведут кодирование с Упреждающей Коррекции Ошибок (Forward Error Correction, FEC) для переданного сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с;

после преобразования сигнала в электрический сигнал дополнительно содержащий: этап, на котором ведут FEC декодирование для принятого сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с.

10. Устройство мультиплексирования, содержащее:

блок преобразования данных шины и перемежения;

блок мультиплексирования; и

оптический передающий блок, при этом

блок преобразования данных шины и перемежения используется для преобразования нескольких групп параллельных электрических сигналов в одну группу параллельных электрических сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, и вывода электрических сигналов на блок мультиплексирования;

блок мультиплексирования используется для преобразования введенной группы параллельных электрических сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с в последовательный электрический сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, и вывода последовательного электрического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с на оптический передающий блок; оптический передающий блок используется для преобразования последовательного электрического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с от блока мультиплексирования в оптический сигнал с той же скоростью и вывода оптического сигнала на передающее оптическое волокно.

11. Устройство мультиплексирования по п.10, в котором низкоскоростной параллельный сигнал относится к SDH-сигналу с совокупной скоростью передачи 2,5 Гбит/с или к GE-сигналу.

12. Устройство мультиплексирования по п.10, в котором блок преобразования данных шины и перемежения относится к блоку преобразования данных шины и перемежения битов или к блоку преобразования данных шины и перемежения байтов.

13. Устройство мультиплексирования по п.10, дополнительно содержащее: два блока передачи данных возможностью 2,5 Гбит/с для приема группы низкоскоростных параллельных электрических сигналов и вывода группы параллельных электрических сигналов с совокупной скоростью передачи 2,5 Гбит/с на блок преобразования данных шины и перемежения, соответственно.

14. Устройство мультиплексирования по п.13, в котором блок передачи данных возможностью 2,5 Гбит/с содержит два оптических приемопередающих блока GE-сигнала, два блока GE-интерфейса физического уровня и один блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика;

оптический GE-приемопередатчик используется для преобразования введенного извне коммуникационного оптического GE-сигнала в последовательный электрический GE-сигнал физического уровня, и вывода последовательного электрического сигнала на блок GE-интерфейса физического уровня;

блок GE-интерфейса физического уровня используется для преобразования электрического сигнала от оптического GE-приемопередатчика в электрический GE-сигнал физического уровня, соответствующий гигабитному, независимому от среды передачи данных интерфейсу, и вывода сигнала на блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика; и

блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика используется для инкапсуляции и синхронизации двух электрических GE-сигналов физического уровня от блока GE-интерфейса физического уровня, преобразования сигналов в параллельный сигнал с совокупной скоростью передачи 2,5 Гбит/с, и вывода преобразованного сигнала на блок преобразования данных шины и перемежения.

15. Устройство мультиплексирования по п.13, в котором блок передачи данных возможностью 2,5 Гбит/с содержит оптический приемный блок STM-16 и блок обработки сигналов STM-16;

оптический приемный блок STM-16 используется для преобразования введенного внешне оптического сигнала STM-16 в электрический служебный сигнал, и передачи сигнала на блок обработки сигналов STM-16; и

блок обработки сигналов STM-16 используется для проведения синхронизации кадров и обработки служебных данных для электрического сигнала, принятого от оптического приемного блока STM-16, генерирования группы параллельных сигналов с совокупной скоростью 2,5 Гбит/с, и вывода сигналов на блок преобразования данных шины и перемежения.

16. Устройство мультиплексирования по любому из пп.10-15, дополнительно содержащее: устройство FEC кодирования; при этом устройство FEC кодирования используется для FEC кодирования последовательного сигнала, выводимого из блока мультиплексирования, и вывода последовательного сигнала после FEC кодирования на оптический передающий блок.

17. Устройство демультиплексирования, содержащее: оптический приемный блок;

блок синхронизации, восстановления данных и демультиплексирования (CDR+DEMUX); и

блок преобразования данных шины и перемежения, при этом оптический приемный блок используется, чтобы преобразовывать введенный внешне оптический сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с в электрический сигнал и выводить электрический сигнал на блок CDR+DEMUX;

блок CDR+DEMUX используется для ввода синхроимпульсов, восстановления данных, демультиплексирования сигнала и последовательно/параллельного преобразования электрического сигнала от оптического приемного блока, генерирования группы параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, и для вывода параллельных сигналов на блок преобразования данных шины и перемежения;

блок преобразования данных шины и перемежения используется для преобразования группы параллельных сигналов со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, выводимых из блока CDR+DEMUX, в несколько групп низкоскоростных параллельных сигналов, и вывода низкоскоростных сигналов.

18. Устройство демультиплексирования по п.17, в котором низкоскоростной параллельный сигнал относится к SDH-сигналу с совокупной скоростью передачи 2,5 Гбит/с или к GE-сигналу.

19. Устройство демультиплексирования по п.17, в котором блок преобразования данных шины и перемежения относится к блоку преобразования данных шины и перемежения битов или блоку преобразования данных шины и перемежения байтов.

20. Устройство демультиплексирования по п.17, в котором блок преобразования данных шины и перемежения содержит блок перекрестного переключения 2×2, чтобы осуществлять операцию переключения между двумя группами параллельных сигналов, каждая с совокупной скоростью передачи 2,5 Гбит/с после преобразования, и выводить переключенные сигналы.

21. Устройство демультиплексирования по п.20, в котором блок преобразования данных шины и перемежения относится к преобразованию данных шины и перемежению байтов, устройство демультиплексирования дополнительно содержит в направлении приема:

блок разделения сигналов для приема двух групп параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи 2,5 Гбит/с каждая, выводимых из блока CDR+DEMUX, поиска байтов синхронизации кадров для двух групп параллельных сигналов, соответственно, разделения двух групп параллельных сигналов со скоростью передачи 2,5 Гбит/с, и вывода параллельных сигналов на блок перекрестного переключения 2×2.

22. Устройство демультиплексирования по п.17, дополнительно содержащее:

два блока передачи данных возможностью 2,5 Гбит/с, чтобы группу низкоскоростных параллельных сигналов, выводимых из блока преобразования данных шины и перемежения, преобразовывать в низкоскоростные коммуникационные сигналы, и выводить коммуникационные сигналы.

23. Устройство демультиплексирования по п.22, в котором блок передачи данных возможностью 2,5 Гбит/с содержит: один блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, два блока GE-интерфейса физического уровня, и два оптических приемопередающих блока GE- сигнала;

блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика используется для поиска кадра, обратного распределения и обратной инкапсуляции группы низкоскоростных параллельных сигналов от блока преобразования данных шины и перемежения, и вывода двух групп сигналов, соответственно, на два блока GE-интерфейса физического уровня;

блок GE-интерфейса физического уровня используется для преобразовывания параллельных GE-сигналов физического уровня от блока инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика в последовательный GE-сигнал физического уровня, и вывода последовательного сигнала на оптический GE-приемопередатчик; оптический GE-приемопередатчик используется для преобразования последовательного сигнала от блока GE-интерфейса физического уровня в оптический сигнал той же скорости, и вывода оптического сигнала.

24. Устройство демультиплексирования по п.22, в котором блок передачи данных возможностью 2,5 Гбит/с содержит блок обработки сигналов STM- 16 и оптический передающий блок STM-16;

блок обработки сигналов STM-16 используется для проведения операции синхронизации кадров, обработки служебных данных и мониторинга выполнения операций для группы низкоскоростных параллельных сигналов, выводимых из блока преобразования данных шины и перемежения, и вывода сигналов на оптический передающий блок STM-16;

оптический передающий блок STM-16 используется для преобразования электрического сигнала, принятого от блока обработки сигналов STM-16 в оптический сигнал той же скорости, и вывода оптического сигнала.

25. Устройство демультиплексирования по любому из пп.17-24, дополнительно содержащее: устройство FEC декодирования; при этом устройство FEC декодирования используется для FEC декодирования последовательного сигнала, выводимого из оптического приемного блока, и вывода последовательного сигнала после FEC декодирования на блок CDR+DEMUX.

26. Система оптической связи, содержащая оптический передающий компонент и оптический приемный компонент, соединенные посредством оптических волокон; при этом

оптический передающий компонент содержит, по меньшей мере, одно устройство мультиплексирования субскоростных потоков; оптический приемный компонент содержит, по меньшей мере, одно устройство демультиплексирования субскоростных потоков;

устройство мультиплексирования субскоростных потоков используется для мультиплексирования нескольких оптических низкоскоростных коммуникационных сигналов в один оптический сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с;

устройство демультиплексирования субскоростных потоков используется для демультиплексирования одного оптического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с на несколько оптических низкоскоростных коммуникационных сигналов.

27. Система оптической связи по п.26, в которой оптический передающий компонент дополнительно содержит одно устройство демультиплексирования субскоростных потоков; оптический приемный блок дополнительно содержит одно устройство мультиплексирования субскоростных потоков.

28. Система оптической связи по п.26, в которой устройство мультиплексирования субскоростных потоков содержит:

блок передачи низкоскоростных сигналов;

блок преобразования данных шины и перемежения;

блок мультиплексирования; и

оптический передающий блок; при этом

блок передачи низкоскоростных сигналов используется для преобразования нескольких введенных низкоскоростных оптических сигналов в низкоскоростные параллельные сигналы, и вывода параллельных сигналов на блок преобразования данных шины и перемежения;

блок преобразования данных шины и перемежения используется для преобразования параллельных сигналов, выводимых из блока передачи низкоскоростных сигналов в одну группу параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, и вывода сигнала на блок мультиплексирования;

блок мультиплексирования используется для преобразования введенной группы параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с в последовательный электрический сигнал со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, и вывода последовательного электрического сигнала со скоростью передачи 5 Гбит/с на оптический передающий блок;

оптический передающий блок используется для преобразовывания последовательного электрического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с от блока мультиплексирования в оптический сигнал той же скорости и вывода оптического сигнала на внешнюю оптическую среду передачи;

устройство демультиплексирования субскоростных потоков включает в себя:

оптический приемный блок;

блок синхронизации, восстановления данных и демультиплексирования (CDR+DEMUX);

блок преобразования данных шины и перемежения; и блок передачи низкоскоростных сигналов, при этом

оптический приемный блок используется для преобразования введенного внешне оптического сигнала со скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с в электрический сигнал, вывода электрического сигнала на блок CDR+DEMUX;

блок CDR+DEMUX используется для ввода синхроимпульса, восстановления данных, демультиплексирования сигнала и последовательного/параллельного преобразования электрического сигнала от оптического приемного блока, генерирования группы параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, и вывода параллельных сигналов на блок преобразования данных шины и перемежения;

блок преобразования данных шины и перемежения используется для преобразования группы параллельных сигналов с совокупной скоростью передачи приблизительно 5 Гбит/с, выводимых из блока CDR+DEMUX в несколько низкоскоростных параллельных сигналов, и вывода низкоскоростных сигналов на блок передачи низкоскоростных сигналов; блок передачи низкоскоростных сигналов используется для преобразования нескольких низкоскоростных параллельных сигналов, выводимых из блока преобразования данных шины и перемежения, в несколько низкоскоростных оптических сигналов и вывода оптических сигналов.

29. Система оптической связи по п.28, в которой блок преобразования данных шины и перемежения относится к блоку преобразования данных шины и перемежения битов или блоку преобразования шины и перемежения байтов.

30. Система оптической связи по п.28, в которой оптический приемный блок низкоскоростных сигналов содержит: четыре оптических приемных блока GE-сигнала, четыре блока GE-интерфейса физического уровня и блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика; при этом

оптический приемный блок GE-сигнала используется для преобразования введенного внешне коммуникационного оптического GE-сигнала в электрический сигнал, и вывода электрического сигнала на блок GE-интерфейса физического уровня;

блок GE-интерфейса физического уровня используется для преобразования электрического сигнала от оптического приемного блока GE в электрический GE-сигнал физического уровня, и вывода преобразованного сигнала на блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика;

блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика используется для инкапсуляции и распределения электрических GE-сигналов физического уровня от четырех блоков GE-интерфейса физического уровня, преобразования сигналов в несколько низкоскоростных параллельных сигналов, и вывода сигналов на блок преобразования данных шины и перемежения;

оптический передающий блок низкоскоростных сигналов содержит: блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика, четыре блока GE-интерфейса физического уровня и четыре оптических передающих блока GE-сигнала;

при этом блок инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика используется для поиска кадра, обратного распределения и обратной инкапсуляции низкоскоростных параллельных сигналов от блока преобразования данных шины и перемежения, и вывода четырех электрических GE-сигналов физического уровня, соответственно, на четыре блока GE-интерфейса физического уровня;

блок GE-интерфейса физического уровня используется для преобразования электрического GE-сигнала физического уровня от блока инкапсуляции, распределения и формирования кадров трафика в последовательный электрический GE-сигнал физического уровня, и вывода последовательного сигнала на GE-оптический передающий блок; оптический передающий блок GE-сигнала используется для преобразования последовательного электрического сигнала от блока GE-интерфейса физического уровня в оптический сигнал с той же скоростью передачи, и вывода оптического сигнала.

31. Система оптической связи по п.26, дополнительно содержащая блок FEC кодирования и блок FEC декодирования;

блок FEC кодирования используется для проведения FEC кодирования для электрического сигнала от блока мультиплексирования, и передачи

кодированного сигнала на оптический передающий блок;

блок FEC декодирования используется для приема электрического сигнала, выводимого из оптического приемного блока, ведения FEC декодирования принятого сигнала, и вывода декодированного сигнала на блок CDR+DEMUX.

РИСУНКИ