專利名稱：集成的鎖相環和網絡phy或開關的制作方法
集成的鎖相環和網絡PHY或開關發明領域本發明涉及數字通信領域，尤其是，涉及分組交換網絡。 發明背景由于傳統的電路電話交換網遷移到分組交換網絡，存在許多需要 同步的應用，諸如，傳統的時分多路復用(TDM)服務、蜂窩基站等等。在當今的網絡環境下發現在分布式網絡中定時同步是決定性的。 由于網絡服務繼續增加，隨著給系統和應用提供精確的時間涉及的挑 戰也增加。在傳統的網絡中，同步是由同步數字分級(SDH)網絡傳輸和分配 的。由于網絡演變，具有TDM接口(即，STM-N)的傳統設備與十億比 特以太網接口混合。涌現的技術，諸如CES(電路模擬服務)被設計成 能在異步網上傳輸同步電路，諸如，T1/E1。這種類型的技術需要在 分組網上傳輸精確的時鐘信息。在分組網中，存在若干用于將時鐘或者定時信號從一個節點傳輸 到另一個的方法。基于數據分組的方法是基于在網絡上傳送的數據分 組的抵達時間。 一種供選擇的解決方案是使用同步以太網，其中實際 的線路時鐘可鎖定到一個外部基準源。同步以太網技術允許服務提供者在單個會聚的高帶寬同步以太 網鏈路上傳送時間敏感的服務，諸如，語音和視頻。傳統的專用介質全雙向的以太網連續不斷地傳送。這些信號的該物理層發射機時鐘源自于廉價的+/- 100ppm晶體，并且接收機鎖定到 此。由于數據被分成包并且可以被緩存，不需要長期的頻率穩定度。 因為相同的原因，不需要在網絡的不同的節點之間的不同的鏈路的頻 率之間的相容性。在同步以太網技術中，通過以可追蹤到主基準時鐘的頻率源代替 傳統的以太網的晶體，該物理層發射機時鐘源自于高質量基準頻率。 這個變化不影響該以太網層的任何一個的工作。在該鏈路的另一端上 的該接收機自動地鎖定到接收信號的物理層時鐘，并且從而它本身可 以使用非常精確的和穩定的基準頻率。這個接收機將其另一個端口的 傳輸時鐘鎖定到這個基準頻率。通過在以太網中以主基準時鐘饋給一個網絡單元，并且在 SONET/SDH網絡中以比較好巧妙地設計的標準形態的定時恢復電路 采用以太網PHY電路，理論上可以充分地建立時間同步網絡。與TDM 網絡不同，這個定時精度對于數據面的本征函數是不需要的，其可以 借助于相對不準確的和不相容的物理層時鐘非常好地起作用。更合適 地，其對需要其的應用提供使用非常精確的和穩定的基準頻率，諸如 蜂窩基站和TDMoIP網關。同步以太網解決方案的一個例子在圖l中示出。層l可追蹤的基準 被注入進數字鎖相環路(DPLL)中。該DPLL包含一個集成的模擬鎖相 環(APLL)以清除抖動。該DPLL提供漂移和抖動濾除，并且其將電信 時鐘變換為以太網時鐘。圖2示出一個采用二個芯片解決方案的實施 例。雖然這種解決方案理論上允許在網絡上傳輸定時，正如以上討論 的，本申請人已經發現這種傳送定時信息的方法對載波分級網絡來說 是不適當的。發明概述令人驚訝地，本申請人已經發現，通過將鎖相環內部地集成進物理接口(PHY)，就可以克服現有技術的問題，并且可以實現用于載波 分級網絡足夠的定時精度。借助于一個外部PLL使用以太網PHY和/ 或以太網開關，定時功能集成進以太網PHY和/或以太網開關中允許 在傳統的同步以太網解決方案中不可利用的功能。本發明提供了一種 用于同步以太網的集成的解決方案，這里同步以太網鎖相環(PLL)被 集成進PHY(物理接口)，或者被集成進以太網開關，或者它們完全被 集成在一起。因此，按照本發明，提供了一個用于連接到同步分組網的節點， 其中網絡鎖定到主基準源，包括用于連接到分組網的物理接口；用 于處理數據分組的分組開關；和用于產生定時信號的鎖相環；和其中 所述鎖相環被集成進物理接口或者分組開關中。以這種方法，可以借 助于單個設備提供用于同步以太網的解決方案。按照本發明的第二個方面，提供了一個供同步分組網使用的物理 接口，其中網絡被鎖定到主基準源，并且物理接口可以或者以主或者 以從屬的模式操作，包括集成到單個芯片上，用于連接到分組網鏈路 的網絡接口；用于從分組網鏈路恢復時鐘信號的定時恢復單元；用于 產生供具有基準輸入的接口使用的定時信號的鎖相環；用于產生表示 是否所述物理接口是處于主或者從屬模式之中的模式信號的模式信 號發生器；和多路復用器，該多路復用器用于取決于接口的模式狀態， 將來自定時恢復單元的所述時鐘信號，或者來自主基準源的外部信號 施加到所述基準輸入。本發明可以采用與模擬和數字PLL結合的PHY。借助于一個外部PLL使用以太網PHY和/或以太網開關，定時功能集成進以太網PHY和/或以太網開關中允許使用當今的同步以太網解 決方案不可利用的功能。本發明還涉及一種在供同步分組網使用的接口上傳輸數據的方 法，其中網絡被鎖定到主基準源，并且物理接口可以或者以主或者以從屬的模式操作，包括從進入的數據路徑恢復接收的時鐘信號；和 借助于鎖相環產生用于輸出數據路徑的傳送的時鐘信號；和其中取決 于是否所述接口處于主或者從屬模式之中，所述鎖相環將主基準源或 者所述恢復的時鐘信號作為其基準使用。附圖
簡要說明現在將基準伴隨的附圖僅通過舉例來更詳細地描述本發明，其中圖l是示出同步以太網概念的示意圖； 圖2是現有技術解決方案的方框圖；圖3是一個實施例的方框圖，其中同步以太網具有集成進PHY中 的PLL;圖4是本發明的一個不同實施例的方框圖； 圖5是本發明的另一個實施例的方框圖；和圖6是示出在單個芯片上具有集成的鎖相環的PHY的構成部分的方框圖。優選實施例詳細說明在同歩以太網中，多個節點是通過物理鏈路相互連接的。定時信 息在數據路徑上通過物理層在節點之間傳輸，該物理層被鎖定或者可 追蹤到主基準源。該以太網的物理層因此用于傳送同步信號。數據分組在包括物理鏈路的數據路徑上從發送PHY被傳送到接 收PHY。該發送PHY設置用于鏈路的定時。在接收PHY上，時鐘信號 可以以與傳統的SONET/SDH/PDH PLL類似的方式從進入的比特流 中產生。在是同步以太網鏈條的一部分的分組網中的每個節點僅僅依 靠物理層從上游節點恢復時鐘，并且將該時鐘分配給下游節點。該恢 復的時鐘的性能與網絡負荷無關，并且其不受與分組網有關的任何損 害(例如，排隊、路徑選擇、包延遲變化等等)的影響。按照本發明的實施例，如圖3所示，在單個芯片中，該鎖相環路 在第一節點1上與十億比特或者高速以太網PHY結合起來。在圖3中， TDM干線10連接到集成的DPLL和APLL(模擬鎖相環)以及PHY接口 12，這里PHY接口是作為在現有技術中已知的實際的以太網接口。該 PHY接口12經雙向鏈路連接到以太網開關14。該PHY接口12依次連接到同步以太網16，該同步以太網16依次在 節點2上連接到類似的集成的PHY 18，該集成的PHY 18連接到以太網 開關20。 PHY 18連接到TDM干線22。如注意到的，該DPLL和APPL 在每個端上被集成進PHY中。在一個圖4示出的供選擇的實施例中，在一個芯片解決方案中， 一種可允許的變化是將以太網開關與同步以太網鎖相環路集成。 一些 以太網端口還可以被集成在一個芯片中。在這種情況下，PHY24、 26 仍然是單獨的。該以太網開關與DPLL和APLL結合起來。在圖5示出的實施例中，在一個芯片上解決方案中，以太網開關、 鎖相環路和PHY被集成在一起。 一些以太網端口還可以被集成在一個 芯片中。按照本發明的實施例，該定時功能提供與可追蹤的基準同步的時 鐘。該定時功能基于以太網PHY(主或者從屬)的模式選擇其基準。該定時功能也能夠去檢測何時其同步信源不再是可利用的，并且進入延 期模式。延期是該定時功能的操作，這里雖然其與一個給定的信源同步， 其保持到最后的頻率上。該延期功能可以基于當其與給定的信源同步 時采集的歷史上的頻率數據。由于定時信息是由以太網的物理層傳輸的，該時鐘信號可以以與傳統的SONET/SDH/PDHPLL類似的方式從進入的比特流中產生。在 是同步以太網鏈條的一部分的分組網中的每個節點僅僅依靠物理層 從上游節點恢復時鐘，并且將該時鐘分配給下游節點。該恢復的時鐘 的性能與網絡負荷無關，并且其不受與分組網有關的任何損害(例如， 排隊、路徑選擇、包延遲變化等等)的影響。在圖6中，其示出一個按照本發明的集成的PHY的實施例， 一個 以太網PHY 60與定時功能模塊90通信。該以太網PHY 60包括寄存器 62、數據處理模塊64和定時恢復電路66。該定時恢復電路可以以類似 于SONET的方式使用常規的恢復技術恢復該時鐘。該數據處理模塊64連接到以太網MII接口 68 ，該以太網MII接口 68 依次連接到一個開關或者處理器(未示出)。MII是在IEEE802.3中定義 的以太網工業標準，其內容作為參考資料結合在此處。該數據處理單 元64連接到網絡接口 70 ，該網絡接口 70連接到 一個外部以太網鏈路。該定時恢復電路將一個恢復的時鐘信號rx clk輸出給定時功能模 塊90，并且將一個輸入提供給多路復用器72。這里具有連接到層l可 追蹤的基準74的第二輸入，層1可追蹤的基準74可以源自于TDM網 絡。當二個PHY互相連接的時候，它們自動協商以確定哪個是主機， 并且哪個是從屬設備。集成進PHY中的定時恢復電路66輸出一個內部 模式信號80，其表示是否PHY處于主或者從屬模式之中，其是在初始建立期間在自動協商期間確定的。每個PHY因而工作在協商狀態，并 且這是由施加于多路復用器72的選擇輸入端和同步狀態處理單元78 的內部模式信號80表示的。將該PLL集成進PHY 12的優點之一是該 PLL可以使用這個信號，其對于一個外部PLL是不可利用的。該內部模式信號80被施加于多路復用器72的選擇輸入端，以取決 于是否PHY處于主或者從屬模式之中，選擇或者層l基準或者rx clk信 號作為一個到PLL 76的輸入。該定時恢復電路66還輸出給定時功能模塊一個ssm(同步狀態消 息)信號，其是在載波分級網絡中發送定時必需的部分。這通過主PHY 正常地嵌入在數據路徑的開銷中。典型地，該從屬PHY從由主機提供 的數據路徑中恢復ssm信號和時鐘。該同步狀態處理器78從數據路徑中提取ssm，并且確定是否該恢 復的時鐘適合于用作該PLL的基準。如果同歩狀態處理器78確定同歩 信源不再是可利用的，該同步狀態處理單元78將PLL 76放置為延期模 式，因此，其保持其輸出，例如基于歷史數據。本發明還可以應用于家用網絡。這可以在家庭內使用以支持家庭 聯網同步。
權利要求
1、一個用于連接到同步分組網的節點，其中，網絡鎖定到主基準源，包括用于連接到分組網的物理接口；用于處理數據分組的分組開關；和用于產生定時信號的鎖相環；以及其中所述鎖相環被集成進物理接口或者分組開關中。
2、 如權利要求l所述的節點，其中，物理接口和所述分組開關集 成進具有所述鎖相環的單個芯片中。
3、 如權利要求1 3任一所述的節點，其中，所述分組開關是以太 網開關。
4、 一個供同步分組網使用的物理接口，其中，網絡被鎖定到主 基準源，并且物理接口可以或者以主或者以從屬模式操作，包括集成 到單個芯片上的網絡接口，該網絡接口用于連接到分組網鏈路；定時恢復單元，該定時恢復單元用于從分組網鏈路恢復時鐘信號；鎖相環，該鎖相環用于產生供具有基準輸入的接口使用的定時信號；模式信號發生器，該模式信號發生器用于產生表示所述物理接口 是否是處于主或者從屬模式之中的模式信號；和多路復用器，該多路復用器取決于接口的模式狀態，用于將來自 定時恢復單元的所述時鐘信號，或者來自主基準源的外部信號施加到 所述基準輸入。
5、 如權利要求4所述的物理接口，其中，當所述接口是主模式的時候，所述模式信號發生器控制所述多路復用器去選擇所述主基準 源，并且當所述接口是從屬模式的時候，去選擇從分組網鏈路恢復的 所述時鐘信號。
6、 如權利要求5所述的物理接口，其中，所述主基準源是可追蹤 的層1基準。
7、 如權利要求5所述的物理接口，還包括同步狀態處理單元，當 所述物理接口是處于從屬模式并且失去同步之中的時候，該同步狀態 處理單元用于將所述鎖相環放置在延期模式。
8、 如權利要求7所述的物理接口，其中，所述同步狀態處理單元 對插入輸入數據的數據路徑的頭部中的同步狀態消息信號起響應。
9、 如權利要求3所述的物理接口，其中，所述鎖相環輸出用于所 述接口的傳輸定時信號。
10、 如權利要求4所述的物理接口，還包括連接到所述網絡接口 的數據處理單元和用于連接到開關或者處理器的第二接口。
11、 如權利要求10所述的物理接口，其中，所述第二接口是MII 接口。
12、 如權利要求4所述的物理接口，其中，所述鎖相環是一個模 擬數字鎖相環。
13、 如權利要求4所述的物理接口，其中，所述同步分組網是同 步以太網。
14、 一種在供同步分組網使用的接口上傳輸數據的方法，其中， 網絡被鎖定到主基準源，并且物理接口可以或者以主或者以從屬的模 式操作，包括從進入的數據路徑恢復接收的時鐘信號；和借助于鎖相環產生用于輸出數據路徑的傳送的時鐘信號；和 其中，取決于是否所述接口處于主或者從屬模式之中，所述鎖相 環將主基準源或者所述恢復的時鐘信號作為其基準使用。
15、 如權利要求14所述的方法，其中，所述基準是由多路復用器 響應一個內部模式信號選擇的。
16、 如權利要求14所述的方法，還包括當所述接口處于從屬模式 之中的時候，在所述恢復的時鐘信號中檢測失去同步，并且響應失去 同步的檢測，將所述鎖相環放置為延期模式。
17、 如權利要求16所述的方法，其中，所述失去同步是從插入數據路徑中的同步狀態消息檢測的。
全文摘要
本發明提供了一種連接到同步分組網的節點，該節點包括用于連接到分組網的分組開關和物理接口。用于同步的鎖相環電路被集成進物理接口、分組開關或者兩者中。
文檔編號H04L7/033GK101222315SQ20071030207
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月21日 優先權日2006年12月21日
發明者丹尼爾·諾曼·加朗, 彼得·布爾克, 西爾瓦納·貢薩拉·羅德里格斯, 路易絲·戈蘭, 馬蒙·阿布·塞義多 申請人:卓聯半導體有限公司