CN104919815A - 用于物理层速率适配和时分复用的空闲*** - Google Patents

用于物理层速率适配和时分复用的空闲*** Download PDF

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CN104919815A CN201380070328.4A CN201380070328A CN104919815A CN 104919815 A CN104919815 A CN 104919815A CN 201380070328 A CN201380070328 A CN 201380070328A CN 104919815 A CN104919815 A CN 104919815A
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Abstract

在包括一个或多个介质接入控制(MAC)实体、同轴物理层(PHY)和将该一个或多个MAC实体与该同轴PHY耦合的介质无关接口的通信设备中执行一方法。在该方法中，生成包括数据帧和对应于同轴PHY在其中不传送信号的时间窗口的字符的比特流。该比特流通过该介质无关接口被提供给该同轴PHY。在发射模式期间，对应于这些数据帧的信号从该同轴PHY被传送。该同轴PHY在该比特流包含对应于这些时间窗口的字符时进入接收模式。

Description

用于物理层速率适配和时分复用的空闲***
技术领域
本公开诸实施例一般涉及通信***，尤其涉及以太网通信***。
相关技术背景
以太网无源光网络(EPON)协议可被扩展到电缆设施中的同轴(coax)链路上。如在同轴链路上实现的那样的EPON协议被称为同轴上覆EPON协议(EPoC)。在同轴电缆设施上实现EPoC网络或类似网络带来显著的挑战。例如，电缆设施上的通信可使用时分复用(TDD)。进一步，同轴物理层(PHY)可具有比将该PHY耦合到介质接入控制(MAC)实体的介质无关接口要低的数据率。
附图简述
本发明各实施例是作为示例来解说的，且不旨在受附图中各图的限制。
图1A是根据一些实施例的同轴网络的框图。
图1B是根据一些实施例的包括光链路和同轴链路两者的网络的框图。
图2A是示出根据一些实施例的同轴线路终端和同轴网络单元中的数据通信协议栈的框图。
图2B示出了根据一些实施例的由介质无关接口传达的传送或接收比特流的示例。
图2C解说根据一些实施例的如在同轴线路终端处测得的上行流和下行流时间窗口的定时。
图3A和3B是具有解说根据一些实施例执行对下行流传输的降速率空闲字符***的状态机的功能性的伪代码的流程图。
图4A是具有解说根据EPON标准执行对下行流传输的FEC空闲字符删除的状态机的功能性的伪代码的流程图。
图4B是具有解说根据一些实施例执行对下行流传输的降速率空闲字符删除的状态机的功能性的伪代码的流程图。
图4C是具有解说根据一些实施例的组合了图4A和4B中的用于下行流传输的状态机的功能性的状态机的功能性的伪代码的流程图。
图5是根据一些实施例的具有解说用于下行流接收空闲***的状态机的功能性的伪代码的流程图。
图6A和6B是具有解说用于根据一些实施例执行对上行流传输的降速率空闲***的状态机的功能性的伪代码的流程图。
图7是具有解说根据一些实施例为上行流传输删除空闲字符的状态机的功能性的伪代码的流程图。
图8是具有解说根据一些实施例的用于上行流接收空闲***的状态机的功能性的伪代码的流程图。
图9是示出根据一些实施例的通信方法的流程图。
图10A是根据一些实施例的光纤-同轴单元的框图。
图10B是根据一些实施例的同轴网络单元的框图。
相同的附图标记贯穿附图和说明书引述对应的部件。
详细描述
公开了其中字符被***到比特流中以容适时分复用和/或速率适配的实施例。
在一些实施例中，在包括一个或多个介质接入控制(MAC)实体、同轴物理层(PHY)、和将该一个或多个MAC实体与该同轴PHY耦合的介质无关接口的通信设备中执行一种方法。生成包括数据帧和对应于该同轴PHY在其中不传送信号的时间窗口的字符的比特流。该比特流通过该介质无关接口被提供给该同轴PHY。在发射模式期间，对应于这些数据帧的信号从该同轴PHY被传送。该同轴PHY在该比特流包含对应于这些时间窗口的字符时进入接收模式。
在一些实施例中，一种通信设备包括一个或多个MAC实体以提供数据帧，并包括同轴PHY以在传送模式期间传送对应于这些数据帧的信号并且在接收模式期间停止传输。该通信设备还包括介质无关接口以向同轴PHY提供包括这些数据帧和对应于其中同轴PHY不传送信号的时间窗口的字符的比特流。该同轴PHY在该比特流包含对应于这些时间窗口的字符时将进入接收模式。
在一些实施例中，非瞬态计算机可读存储介质存储了配置成由通信设备中的一个或多个处理器执行的一个或多个程序。该一个或多个程序包括用以生成包括数据帧和对应于其中该通信设备中的同轴PHY不传送信号的时间窗口的字符的比特流的指令。该一个或多个程序还包括用以通过该通信设备中的介质无关接口向该同轴PHY提供该比特流的指令。该同轴PHY在传送模式期间传送对应于这些数据帧的信号，并且在当该比特流包含对应于这些时间窗口的字符时进入接收模式。
在以下描述中，阐述了众多具体细节(诸如具体组件、电路、和过程的示例)，以提供对本公开的透彻理解。而且，在以下描述中并且出于解释目的，阐述了具体的命名以提供对本公开各实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，可以不需要这些具体细节就能实践本发明各实施例。在其他实例中，以框图形式示出公知的电路和设备以避免混淆本公开。如本文所使用的，术语“耦合”意指直接连接到、或通过一个或多个居间组件或电路来连接。本文所描述的各种总线上所提供的任何信号可以与其他信号进行时间复用并且在一条或多条共用总线上提供。另外，各电路元件或软件块之间的互连可被示为总线或单信号线。每条总线可替换地是单信号线，而每条单信号线可替换地是总线，并且单线或总线可表示用于各组件之间的通信的大量物理或逻辑机制中的任一个或多个。本发明各实施例不应被解释为限于本文描述的具体示例，而是在其范围内包括由所附权利要求所限定的所有实施例。
图1A是根据一些实施例的同轴网络100(例如，EPoC网络)的框图。网络100包括经由同轴链路耦合至多个同轴网络单元(CNU)140-1、140-2和140-3的同轴线路终端(CLT)162。相应同轴链路可以是无源同轴电缆、或还可以包括一个或多个放大器和/或均衡器。这些同轴链路构成电缆设施150。在一些实施例中，CLT 162位于电缆设施150的头端处或者电缆设施150内且CNU 140位于相应各个用户的宅第处。
CLT 162向CNU 140-1、140-2和140-3传送下行流信号并从CNU 140-1、140-2和140-3接收上行流信号。在一些实施例中，每个CNU 140接收由CLT162传送的每个分组并丢弃并非被定址到该CNU 140的分组。CNU 140-1、140-2和140-3在由CLT 162指定的所调度时间(例如，在所调度时间时隙中)传送上行流信号。例如，CLT 162向CNU 140-1、140-2和140-3传送控制消息(例如，GATE消息)，这些控制消息指定相应各个CNU 140可传送上行流信号的相应各个将来时间。
在一些实施例中，CLT 162是也被耦合至光线路终端(OLT)110的光纤-同轴单元(FCU)130的一部分，如图1B中所示。图1B是根据一些实施例的包括光链路和同轴链路两者的网络105的框图。网络105包括经由相应各条光纤链路耦合至多个光网络单元(ONU)120-1和120-2的光线路终端(OLT)110。OLT 110也经由相应各条光纤链路被耦合至多个光纤-同轴单元(FCU)130-1和130-2。(FCU有时也被称为光-同轴单元或OCU)。
在一些实施例中，每个FCU 130-1和130-2包括与CLT 162耦合的ONU160。ONU 160从OLT 110接收下行流分组传输，并且将其提供给CLT 162，该CLT 162将这些分组转发给在其电缆设施150上的CNU 140。在一些实施例中，CLT 162滤除并非被定址到其电缆设施150上的CNU 140的分组并将其余的分组转发给其电缆设施150上的CNU 140。CLT 162还从其电缆设施150上的CNU 140接收上行流分组传输并将这些分组传输提供给ONU 160，ONU 160将其传送给OLT 110。ONU 160因此从OLT 110接收光信号并向OLT 110传送光信号，并且CLT 162从CNU 140接收电信号并向CNU 140传送电信号。
在图1B的示例中，第一FCU 130-1与CNU 140-4及140-5通信，且第二FCU 130-2与CNU 140-6、140-7及140-8通信。耦合第一FCU 130-1与CNU140-4和140-5的同轴链路构成第一电缆设施150-1。耦合第二FCU 130-2与CNU 140-6到140-8的同轴链路构成第二电缆设施150-2。相应的同轴链路可以是无源同轴电缆、或替换地可以包括一个或多个放大器和/或均衡器。在一些实施例中，OLT 110、ONU 120-1和120-2、以及FCU 130-1和130-2的光学部分根据以太网无源光网络(EPON)协议来实现。
在一些实施例中，OLT 110位于网络运营商的头端处，ONU 120和CNU140位于相应各个用户的宅第处，且FCU 130位于其相应各个电缆设施150的头端处或在其相应各个电缆设施150内。
图2A是示出根据一些实施例的CLT 162和耦合到CLT 162的CNU 140(例如，如图1A或1B中所示)中的数据通信协议栈的框图。CLT 162包括数据链路层202的实例化(即，实现)，其通过调和子层(RS)212和10千兆比特介质无关接口(XGMII)214(或其他介质无关接口)耦合到同轴物理层(PHY)216的实例化(即，实现)。数据链路层202的实例化包括多个介质接入控制(MAC)客户端204。在一些实施例中，每个MAC客户端204对应于特异的逻辑链路标识符(LLID)。MAC客户端204可以耦合到相应各个操作、管辖和管理(OAM)子层206，这些OAM子层任选地可以被省略。多点MAC控制子层208实现多点控制协议(MPCP)，并由此被可称为MPCP子层208。多点控制协议被应用于多个全双工MAC实体210(也被称为MAC控制)。在一些实施例中，每个MAC实体210对应于特异的LLID。同轴PHY 216包括物理编码子层(PCS)218、前向纠错(FEC)编解码器220(可实现在PCS218中)、物理介质附连子层(PMA)222、以及物理介质相关子层(PMD)224。
为进行传输，RS 212通过XGMII 214向PCS 218提供传送比特流。为进行接收，PCS 218通过XGMII 214向RS 212提供接收比特流。在一些实施例中，传送和接收比特流是具有固定数据率(例如，10 Gbps)的连续比特流。XGMII 241的速率高于同轴PHY 216的速率。
CNU 140包括数据链路层230的实例化(即，实现)，其通过RS 240和XGMII(或者其他介质无关接口)242耦合到同轴PHY 244的实例化(即，实现)。数据链路层230的实例化包括MAC客户端232、OAM子层234、MPCP子层236、和全双工MAC实体238(也被称为MAC控制)。同轴PHY 244包括PCS 246、FEC编解码器248(其可实现在PCS 246中)、PMA 250、和PMD 252。为进行传输，RS 240通过XGMII 242向PCS 246提供传送比特流。为进行接收，PCS 246通过XGMII 242向RS 240提供接收比特流。在一些实施例中，传送和接收比特流是具有固定数据率(例如，10 Gbps)的连续比特流。XGMII 242的速率高于同轴PHY 244的速率。
由XGMII 214和/或242(或其他介质无关接口)传达的传送和接收比特流可被划分成称为向量的位群。
图2B示出了根据一些实施例的由XGMII 214或242(或其他介质无关接口)传达的传送或接收比特流260的示例。比特流260包括数据帧262和空闲字符264。数据帧262和/或空闲字符264可分别包括多个数据和/或空闲向量。在CLT 162中，传送比特流中的空闲字符264可由MAC实体210和/或RS 212来增加。在CNU 140中，传送比特流中的空闲字符264可由MAC实体238和/或RS 240来增加。
比特流260中的空闲字符264可服务于各种目的。例如，传送比特流可包括为分组间间隙提供空间的空闲字符。这些空闲字符被编码在PCS 218和/或PCS 246中，并且作为帧间分隔而被传送。传送比特流可包括为FEC奇偶校验位提供空间的空闲字符。PCS 218和/或PCS 246用如由FEC编解码器220和/或248生成(例如，使用诸如RS(255，223)码之类的Reed-Solomon码)的奇偶校验位来替代这些空闲字符。传送比特流可包括指示话务缺乏的空闲字符。这些空闲字符被编码在PCS 218和/或PCS 246中，并且被用来维持同步。
传送比特流也可包括用以实现时分双工(TDD)的空闲字符。在时分双工中，相同的频带(或频带集)被用于从CTL 162到CNU 140的下行流传输和从CNU 140到CLT 162的上行流传输二者。下行流时间窗口被定义为用于从CLT 162到CNU 140的传输。上行流时间窗口被定义被用于从CNU 140到CLT162的传输；CNU 140若被指派到上行流时间窗口期间的时隙(例如，由GATE消息指派)，则其可在该上行流时间窗口期间进行传送
在CLT 162中，传送比特流可包括对应于上行流时间窗口的空闲字符。当接收到这些空闲字符之时，PCS 218(并由此同轴PHY 216)切换到接收模式，并由此防止该PCS 218在上行流时间窗口期间进行传送。这些空闲字符因此没有被传送。在一些实施例中，控制信号跨XGMII接口214与这些空闲字符一起被传送；控制信号指令PCS 218进入接收模式。在一些其他实施例中，专用空闲字符被用于这些空闲字符，PCS 218响应于这些专用空闲字符进入接收模式。
在CNU 140中，传送比特流可包括对应于下行流时间窗口的空闲字符。当接收到这些空闲字符之时，PCS 246(并由此同轴PHY 244)切换到接收模式，并由此防止其在下行流时间窗口期间进行传送。这些空闲字符因此没有被传送。在一些实施例中，控制信号跨XGMII接口242与这些空闲字符一起被传送；控制信号指令PCS 246进入接收模式。在一些其他实施例中，专用空闲字符被用于这些空闲字符，PCS 246响应于这些专用空闲字符进入接收模式。
图2解说根据一些实施例的如在CLT 162处测得的上行流和下行流时间窗口的定时。如图2C中所示，为上行流和下行流传输分配交替的时间窗口。在下行流时间窗口272期间，CLT 162下行地向CNU 140传送信号。下行流窗口272之后跟随着保护区间274，在该保护区间274之后CLT 162在上行流时间窗口276期间从一个或多个CNU 140接收上行流信号。保护区间274计及同轴链路上的传播时间并且计及CLT 162中从传送模式切换到接收模式的切换时间。保护区间274从而确保CNU 140处有单独的上行流时间窗口和下行流时间窗口。上行流时间窗口276之后紧接着另一下行流时间窗口278、另一保护区间280、以及另一上行流时间窗口282。交替的下行流时间窗口和上行流时间窗口以此方式继续，其中相继的下行流时间窗口和上行流时间窗口由保护区间分隔开，且下行流时间窗口紧接在上行流时间窗口之后，如图2C中所示。时间窗口272、276、278和282期间的上行流和下行流传输使用相同的频带。为上行流时间窗口(例如，时间窗口276和282)分配的时间可不同于为下行流时间窗口(例如，时间窗口272和278)分配的时间。图2C解说其中与上行流时间窗口278和282相比，更多时间(并且因此更多带宽)被分配给下行流时间窗口272和278的示例。
传送比特流可进一步包括被用于降速率以将同轴PHY 216和/或244的速率与相应各个XGMII接口214和/或242的速率相匹配的空闲字符。PCS 218和/或PCS 246在编码之前将这些空闲字符移除。这些空闲字符防止了由于XGMII接口214和242相比于同轴PHY216和244而言较高的速率而导致同轴PHY 216和/或244的过载。
在一些实施例中，用于EPON(例如，如在IEEE 802.3av EPON标准(“EPON标准”)中定义的)的状态机可被修改以将空闲字符***传送比特流用于降速率。与在EPON中使用的相同FEC函数可与经调节的参数一起使用：
FEC_DSize+FEC_PSize＝CW_Size   (1)
FEC_DSize/(FEC_DSize+FEC_PSize)＝编码率≤1   (2)
其中，FEC_DSize是FEC码字中的数据载荷位(不包括奇偶校验位)的数目，FEC_PSize是FEC码字中的奇偶校验位的数目，而CW_Size是FEC码字中的总位数。
用于降速率的空闲字符被与同轴PHY 216或244的有效速率Rc比XGMII214或242的数据率Rx成正比地增加。Rc是扣除所有开销(例如，包括循环前缀、导频码元、保护区间、前置码等)之后的有效同轴PHY速率。空闲字节与数据字节之间的比R(其中，数据字节包括载荷和奇偶校验字节)接着被确定：
R = ( R x R c - 1 ) ≥ 0 - - - ( 3 )
分组中的数据字节的数目D(包括载荷和奇偶校验字节)被乘以R以确定要被添加到传送比特流中以用于降速率的空闲字节的数目。例如，若Rc＝2 Gbps并且Rx＝10Gbps，那么R＝4，且为每个数据字节添加了四个空闲字节。
函数deRate_Overhead(length)被定义，其指定了要被添加以用于降速率的空闲字节的附加数目。
deRate_Overhead(length)＝ceiling(length*R/coding_rate)   (4)
其中length是载荷数据长度(即，仅包括信息位而不包括奇偶校验位)，并且ceiling函数向上舍入到下一整数。在一些实施例中，降速率空闲字符是通过增大MAC实体210或238中或者RS 212或240中的分组发起延迟(“分组发起延迟”或“发起延迟”)来添加的。
以下附图(图3A-8)是具有用于执行空闲字符***或删除的伪代码的流程图。在这些流程图中，箭头旁的文字陈述了要使从之前的状态或操作向后续状态或操作的转移发生所要满足的条件。术语“UCT”指无条件转移，其中转移的发生不需要满足任何条件。除非本文中另行定义，否则这些附图中的变量和函数根据EPON标准来使用。
图3A是具有解说根据一些实施例的使用式(4)为下行流传输执行空闲字符***的状态机的功能性的伪代码300的流程图。图3A的状态机可以在例如CLT 162中的MAC实体210或RS 212(图2A)中实现。响应于传入数据或控制帧，进入“发送帧”状态302。在“发送帧”状态302中，数据或控制帧跨介质无关接口(例如，XGMII 214，图2A)被发送到PHY(例如，同轴PHY216，图2A)，并且跨该介质无关接口的数据或控制帧的传输被信令通知。
作出从“发送帧”状态302向“启动分组发起定时器”状态304的无条件转移。在“启动分组发起定时器”状态304，分组发起延迟(“packet_initiate_delay”)被设置成等于基于传送协议数据单元(PDU)的载荷(“sizeof(data_tx)”)和PDU开销(如由tailGuard所指定的，其计及了前置码、帧报头、和分组间间隔)来计算的FEC开销。将分组发起延迟增大使用式(4)的deRate_Overhead函数所确定的量以计及降速率。使定时器(“packet_initiate_timer”)运行长达对应于分组发起延迟的时段；在该时段期间，空闲字符被***到传送比特流中。函数deRate_Overhead由此指定了MPCP子层208中的复用器继大小为length的帧的传送后等待的时间量以容适降速率。函数FEC_Overhead指定了复用器继大小为length的帧的传送之后等待的时间量以容适奇偶校验位***、分组间间隔、和其他开销。变量m_sdu_tx指定了传送分组长度。一旦返回到INIT框，变量transmitInProgress就被重置为假，以将控制交还给MPCP子层208中的传送控制器并允许下一分组的传送。
替换地，分组发起延迟被缩放缩放因子Rx/Rc，该缩放因子Rx/Rc计及介质无关接口与对应PHY之间(例如，XGMII接口214与同轴PHY216之间)的速率差。图3B解说了用于使用该缩放因子的状态机的伪代码310，以作为对图3A的伪代码300的替换。图3A的“启动分组发起定时器”状态304被“启动分组发起定时器”状态312所替代，其中分组发起延迟(“packet_initiate_delay”)被设置成等于基于载荷大小(“sizeof(data_tx)”)和PDU开销(“tailGuard”)来确定的FEC开销乘以缩放因子Rx/Rc。
在根据图3A和3B实现的***中，变量fecOffset(例如，如在EPON标准中定义的)以速率Rc而非Rx来计数。
添加到传送比特流以用于降速率的空闲字符在PCS 218或246(图2A)中被删除。要被删除以移除先前被添加以用于降速率的所有空闲字符的空闲字符数目基于R被确定，如在式(3)中所定义的：对于每D个数据字节(包括载荷和奇偶校验字节)，R*D个空闲字节被删除。定义一参数：
deRate_Size＝R/编码率   (5)
这指定了对于在XGMII接口214或242(或者其他介质无关接口)上传送的每个数据向量所要删除的空闲向量的数目。此外，被添加以为FEC奇偶校验位创建空间的空闲被移除，并且用FEC奇偶校验位替代。
图4A是具有解说根据EPON标准执行对下行流传输的FEC空闲字符删除的状态机的功能性的伪代码400的流程图。图4A的状态机可在CLT 162的PCS 218(图2A)中实现。在初始化(“Init”)状态402中，用于待传送向量的计数器(“VectorCount”)和用于待删除向量的计数器(“DelCount”)被重置。接着发生向“分类向量类型”状态404的无条件转移。在“分类向量类型”状态404中，该状态机确定传送比特流中的向量是否是空闲向量。若T_Type(tx_raw)等于C或E，那么该向量是空闲向量，否则它就不是空闲向量。若该向量不是空闲向量，或者若该向量是空闲向量但是DelCount为零，那么该向量在“发送向量”状态408中作为输出被继续发送。“发送向量”状态408输出向量直到向量的数目等于FEC码字的信息量(即，直到VectorCount＝FEC_DSize)。在此刻，这些计数器在“更新计数器状态”410中被更新：DelCount被增加FEC_PSize，并且VectorCount被设为等于零。接着发生向“分类向量类型”状态404的无条件转移。
若在“分类向量类型”状态404中确定向量是空闲向量，并且若DelCount大于零，那么空闲向量在“删除空闲”状态406中被删除，并且DelCount被递减1。接着发生向“分类向量类型”状态404的无条件转移。以此方式，至多达在“更新计数器”状态410中标识出要删除的数目个(即，至多达FEC_PSize个)空闲向量被删除。图4A的状态机藉此删除比特流(例如，比特流260，图2B)中先前***的空闲字符以便为FEC奇偶校验位保留空间。FEC奇偶校验位替代掉所删除的空闲字符。
图4B是具有解说根据一些实施例的执行对下行流传输的降速率空闲字符删除的状态机的功能性的伪代码420的流程图。图4B的状态机在例如CLT 162的PCS 218(图2A)中实现。在初始化(“Init”)状态422中，DelCount被重置。接着发生向“分类向量类型”状态404的无条件转移，其如参考图4A所描述地操作。若向量不是空闲向量，或者若该向量是空闲向量但是DelCount为零，那么该向量在“发送向量”状态424中被继续发送。对于每个作为输出被继续发送的向量，DecCount被递增如式(5)中所定义的deRate_Size。由此，对于每个作为输出被继续发送的向量，等于deRate_Size的数目个空闲向量被标识以删除。超出被添加以用于降速率的那些空闲字符以外的任何空闲字符被作为数据对待并且被继续发送以用于进一步处理。
若在“分类向量类型”状态404中确定向量是空闲向量，并且若DelCount大于零，那么该空闲向量在“删除空闲”状态406中被删除，并且DelCount被递减1。接着发生向“分类向量类型”状态404的无条件转移。以此方式，至多达在“发送向量”状态424中所标识出的要删除的数目个空闲向量被删除。图4B的状态机藉此删除传送比特流(例如，比特流260，图2B)中先前***以用于降速率的空闲字符。
图4C是具有解说根据一些实施例的组合了图4A和4B中的用于下行流传输的状态机的功能性的状态机的功能性的伪代码440的流程图。每次向量被发送，“发送向量”状态442就将VectorCount递增1，如在“发送向量”状态408(图4A)中那样，并且将DelCount递增deRate_Size，如在“发送向量”状态424(图4B)中那样。图4C的状态机(其可实现在PCS 218中)由此删除了添加到传送比特流(例如，比特流260，图2B)中以用于降速率并用于为FEC奇偶校验位保留空间的空闲字符。
图5是具有解说根据一些实施例的用于作为下行流接收的一部分执行的空闲字符***的状态机的功能性的伪代码500的流程图。图5的状态机(其在CNU 140的PCS 246(图2A)中实现)向PCS 246通过XGMII 242向RS 240提供的接收比特流中***空闲字符。图5的状态502、504、506、508、510、512和514根据EPON标准操作，除了FIFO_II_SIZE值(其指示PCS 246中队列(“FIFO_II队列”)的大小)被重新调整大小以容适因FEC与降速率的组合所导致的最大可能的间隔，如基于最低同轴速率和最大奇偶校验大小情况下的最大帧大小所确定的。FIFO_II_SIZE由此可以是变量而非EPON标准中定义的常量值。FIFO_II队列将向量排队以用于跨XGMII 242从PCS 246到RS240传输。
在伪代码500中，“LBlock到XGMII”状态504基于确定VectorCount等于零而将指示对应链路没有在操作的出错消息发送给XGMII 242。“传递向量给XGMII”状态506在VectorCount不是零时达到，在该情形中数据在FIFO_II队列中。在“传递向量给XGMII”状态506中，FIFO_II队列中的顶部向量被提供给XGMII 242，并且FIFO_II队列被相应移位。若“填充队列”状态510中确定传入向量是数据向量(或过剩的空闲向量)，则在“接收向量”状态514中，该传入向量被存储在FIFO_II队列中以用于跨XGMII 242的后续传送。否则，假定FIFO_II队列没有满，则在“***空闲”状态512中，空闲向量被添加到FIFO_II队列中以补偿输出中的间隔。
图6A是具有解说根据一些实施例的用于作为上行流传输的一部分执行用于降速率的空闲字符***的状态机的功能性的伪代码600的流程图。图6A的状态机被实现在例如CNU 140的MAC实体238或RS 240中，并且以与图3A的空闲字符***相同的方式，通过如参考图3A所描述地部分基于式(4)的deRate_Overhead函数计算分组发起延迟(“packet_initiate_delay”)，来执行空闲字符***。
图6A的状态机首先在“检查大小”状态602中确定CNU 140接收到的上行流传输带宽的准予(例如，如由GATE消息指定的)是否足够用于传送当前分组。CheckGrantSize功能被用以计算当前帧(包括FEC奇偶校验开销)的传送将完成的未来时间。该值决定该传送所要求的八位位组的数目。若所要求的八位位组的数目(“OctetsRequired”)小于或等于能在当前时间与准予的结束之间传送的八位位组的数目(“OctetsRemaining”)，那么当前分组可被传送并且该状态机行进到“传送帧”状态604。在该帧已被发送之后，发生向“启动分组发起定时器”状态606的无条件转移，其以与“启动分组发起定时器”状态304(图3A)相同的方式操作。根据式(4)的deRate_Overhead函数，分组发起定时器在传送比特流中腾出空间给为降速率而执行的空闲字符***，并且为将在同轴PHY 244中(例如，在FEC编解码器248中，图2A)被***的FEC奇偶校验位保留空间。
图6B是具有解说根据一些实施例的执行对上行流传输的降速率空闲***的另一状态机的功能性的伪代码620的流程图。图6B的状态机在例如CNU 140的MAC实体238或RS 240中实现。图6B的状态机的伪代码620对应于伪代码600(图6A)，除了“启动分组发起定时器”状态606被“启动分组发起定时器”状态622所替代。“启动分组发起定时器”状态622以与图3B的空闲***相同的方式，通过将分组发起延迟乘以缩放因子Rx/Rc来执行空闲***。分组发起定时器在传送比特流中腾出空间给用于降速率的空闲字符***并为FEC奇偶校验位保留空间。
在根据图6A和6B的示例实现的***中，变量fecOffset(例如，如在EPON标准中定义的)以速率Rc而非Rx来计数。
图7是具有解说根据一些实施例的为上行流传输删除空闲字符的状态机700的功能性的伪代码的流程图。所删除的空闲字符包括用于FEC的和用于降速率的空闲字符。图7的状态机700在例如CNU 140的PCS 246(图2A)中实现。
在初始化(“Init”)状态702中，VectorCount和DelCount被重置，正如被传送的空闲向量的计数器(“IdleCount”)那样，这与被删除正相反。“下一向量就绪”状态704确定IdleCount是否超过了延迟上界(“DelayBound”)。若是，则“重置对齐”状态706通过如所示地设置计数器值来执行对齐重置。接着，在“分类向量类型”状态708中，确定传送比特流中的向量是否是空闲向量。若该向量是空闲向量，并且DelCount大于零，那么在“删除空闲”状态710中，该空闲向量被删除，DelCount被递减1，并且发生向“下一向量就绪”状态704的无条件转移。“删除空闲”状态710类似于“删除空闲”状态406(图4A-4C)。若该向量并非空闲向量，则IdleCount在“发送数据”状态712中被重置到零。若该向量是空闲向量但是DelCount等于零(“否则”)，则IdleCount在“发送空闲”状态714中被递增1。DelayBound限制了根据“发送空闲”状态714可传送的空闲的数目。
“发送数据”状态712和“发送空闲”状态714之后接着是向“发送向量”状态716的无条件转移，其输出向量，直到向量的数目等于FEC码字的信息量(即，直至VectorCount＝FEC_DSize)。每次向量被发送，“发送向量”状态716就将VectorCount递增1，并且将DelCount递增deRate_Size。一旦VectorCount＝FEC_DSize，计数器就在“更新计数器状态”718中被更新：DelCount被增加FEC_PSize，并且VectorCount被设为等于零。接着发生向“下一向量就绪”状态704的无条件转移。状态716和718分别类似于状态442和410(图4C)。
相应地，图7的空闲字符删除用类似于图4C的空闲字符删除的方式执行，其中先前被添加到传送比特流(例如，比特流260，图2B)以用于降速率且为FEC奇偶校验位保留空间的空闲字符被删除。
图8是具有解说根据一些实施例的用于作为上行流接收的一部分执行的空闲字符***的状态机的功能性的伪代码800的流程图。图8的状态机(其例如在CLT 162的PCS 218(图2A)中实现)向PCS 218通过XGMII 214向RS212提供的接收比特流中***空闲字符。状态802、804、806、808、810、812和814根据EPON标准操作，除了FIFO_II_SIZE值(其指示PCS 218中的FIFO_II队列的大小)被重新调整大小以容适因FEC和降速率的组合所导致的最大可能的间隔，如基于在最低同轴速率和最大奇偶校验大小情况下的最大帧大小所确定的。FIFO_II_SIZE由此可以是变量而非EPON标准中定义的常量值。FIFO_II队列将向量排队以跨XGMII 214从PCS 218到RS 212传输。
在伪代码800中，“LBlock到XGMII”状态804基于确定VectorCount等于零将指示对应链路没有在操作的出错消息发送到XGMII 214。传递向量给“XGMII”状态806在VectorCount不是零时达到，在该情形中，数据在FIFO_II队列中。在传递向量给“XGMII”状态806中，FIFO_II队列中的顶部向量被提供给XGMII 214，并且FIFO_II队列被相应移位。若在“填充队列”状态810中确定传入向量是数据向量(或过剩的空闲向量)，则在“接收向量”状态814中，该传入向量被存储在FIFO_II队列中以用于跨XGMII 214的后续传送。否则，假定FIFO_II队列没有满，则在“***空闲”状态812中，空闲向量被添加到FIFO_II队列中以补偿输出中的间隔。伪代码800由此起到类似于伪代码500(图5)的功能。
图9是示出根据一些实施例的通信方法900的流程图。该方法900在包括一个或多个MAC实体、同轴PHY和将该一个或多个MAC实体与该同轴PHY耦合的介质无关接口(例如，XGMII)的通信设备中执行(902)。例如，方法900在CLT 162或CNU 140(图2A)中执行。
在方法900中，比特流(例如，比特流260，图2B)被生成(904)，其包括数据帧，并且还包括对应于其中同轴PHY不传送信号的时间窗口的字符(例如，空闲字符)。在一些实施例中，这一个或多个MAC实体将字符***该比特流。在一些实施例中，该通信设备还包括RS(例如，RS 212或RS 240，图2A)，其将这些字符***该比特流。
若通信设备是CLT 162，则其中同轴PHY不传送信号的时间窗口包括上行流时间窗口(例如，上行流时间窗口276和282，图2C)。若通信设备是CNU 140，其中同轴PHY不传送信号的时间窗口包括下行流时间窗口(例如，下行流时间窗口272和278，图2C)。在任一情形中，其中同轴PHY不传送信号的时间窗口也可包括保护区间(例如，保护区间274和280，图2C)。
在一些实施例中，生成比特流包括将数个空闲字符***(906)到比特流中以容适介质无关接口与同轴PHY之间的速率差异。同轴PHY可具有比介质无关接口低的速率。在一些实施例中，生成比特流包括将空闲字符***(908)到该比特流中以容适分组间间隔、FEC编码、和话务缺乏。空闲字符是例如由一个或多个MAC实体和/或由RS***的。
在一些实施例中，向比特流中***(906)若干空闲字符以容适速率差异包括增加分组发起延迟(例如，状态304(图3A)、状态312(图3B)、状态606(图6A)或状态622(图6B)中的“分组发起定时器”的“packet_initiate_delay”值)。例如，容适速率差异的值(例如，deRate_Overhead，式(4))被添加到分组发起延迟(例如，在状态304中，图3A，或在状态606中，图6A)中。在另一示例中，将分组发起延迟乘以介质无关接口的速率与同轴PHY的速率之比(例如，乘以Rx/Rc)(例如，在状态312中，图3B，或在状态622中，图6B)。
该比特流通过介质无关接口被提供(910)给同轴PHY。
当同轴PHY处于传送模式中(912-TX)时，对应于数据帧的信号从同轴PHY传送(914)。在一些实施例中，在准备用于传送的信号的过程中，数个空闲字符被从该比特流移除(916)(如图4B、4C和7中所示)。所移除的空闲字符的数目等于***以容适介质无关接口和同轴PHY之间的速率差异的数目。数目等于为了一个或多个其他目的(例如，为了FEC)而***的附加数目的空闲字符也可被删除(如图4A、4C和7中所示)。
当同轴PHY处于接收模式(912-RX)中时，比特流包含(918)对应于这些时间窗口的字符：当该比特流包含对应于这些时间窗口的字符时，同轴PHY进入接收模式。在一些实施例中，同轴PHY响应于比特流中这些字符的存在而进入接收模式。在一些实施例中，同轴PHY响应于随字符一起提供给PHY(例如，由MAC实体提供)的控制信号进入接收模式。
尽管方法900包括看起来以特定次序发生的数个操作，但显然方法900能包括更多或更少的操作，这些操作可被串行或并行地执行。两个或更多个操作的执行可能交叠。两个或更多个操作可以被合并成单个操作。
在一些实施例中，本文中所描述的数据链路层和/或调和子层功能性是在软件中实现的。
例如，图10A是根据一些实施例的网络(诸如网络105(图1B))中的FCU 1000的框图。FCU 1000是FCU 130-1或130-2(图1B)的示例，并且可包括CLT 162(图1A-1B和2A)。在FCU 1000中，光PHY 1012和同轴PHY1014(例如，同轴PHY 216，图2A)被耦合到一个或多个处理器1002，其耦合到存储器1004。在一些实施例中，存储器1004包括非瞬态计算机可读介质(例如，一个或多个非瞬态存储器元件，诸如EPROM、EEPROM、闪存、硬盘驱动器、等等)，其存储指令供一个或多个处理器1002执行。这些指令包括当由(诸)处理器1002执行时使得FCU 1000实现MAC客户端204、OAM子层206、MPCP 208、MAC实体210和/或RS 212(图2A)的功能性的指令。例如，这些指令包括当由(诸)处理器1002执行时使得FCU 1000(例如，FCU1000中的CLT 162)实现图3A、3B、4A、4B、4C和/或8的状态机的功能性的指令。这些指令可包括当由(诸)处理器1002执行时使得FCU 1000(例如，FCU 1000中的CLT 162)执行方法900(图9)的所有或部分的指令。
尽管存储器1004被示为与(诸)处理器1002分开，但存储器1004的全部或部分可嵌入在(诸)处理器1002中。在一些实施例中，(诸)处理器1002和/或存储器1004被实现在与光PHY 1012和/或同轴PHY 1014相同的集成电路中。例如，同轴PHY 1014可与(诸)处理器1002集成在单个芯片中，而存储器1004和光PHY 1012可实现在分别的芯片中。在另一示例中，元件1012、1014、1004和1002全被集成在单个芯片中。
图10B是根据一些实施例的CNU 1020的框图。CNU 1020是CNU 140(图1A-1B和2A)的示例。在CNU 1020中，同轴PHY 1026(例如，同轴PHY 244，图2A)被耦合到一个或多个处理器1022，其被耦合到存储器1024。在一些实施例中，存储器1024包括非瞬态计算机可读介质(例如，一个或多个非易失性存储器元件，诸如EPROM、EEPROM、闪存、硬盘驱动器、等等)，其存储指令供一个或多个处理器1022执行。这些指令包括当由(诸)处理器1022执行时使得CNU 1020实现MAC客户端232、OAM子层234、MPCP 236、MAC实体238和/或RS 240的功能性的指令。例如，这些指令包括当由(诸)处理器1022执行时使得CNU 1020实现图5、6A、6B和/或7的状态机的功能性的指令。这些指令可以包括在由(诸)处理器1022执行时使CNU 1020执行方法900(图9)的全部或部分的指令。
尽管存储器1024被示为与(诸)处理器1022分开，但存储器1024的全部或部分可嵌入在(诸)处理器1022中。在一些实施例中，(诸)处理器1022和/或存储器1024被实现在与同轴PHY 1026相同的集成电路中。例如，同轴PHY1026可与(诸)处理器1022集成在单个芯片中，其也可以包括或可以不包括存储器1024。
在说明书前述篇幅中，本发明各实施例已参照其具体示例性实施例进行了描述。然而将明显的是，可对其作出各种修改和改变而不背离如所附权利要求中所阐述的本公开更宽泛的精神和范围。相应地，本说明书和附图应被认为是解说性而非限定性的。

Claims (33)

1.一种方法，包括：
在包括一个或多个介质接入控制(MAC)实体、同轴物理层(PHY)、和将所述一个或多个MAC实体与所述同轴PHY耦合的介质无关接口的通信设备中：
生成包括数据帧和对应于其中所述同轴PHY不传送信号的时间窗口的字符的比特流；
将所述比特流通过所述介质无关接口提供给所述同轴PHY；
在传送模式期间，从所述同轴PHY传送对应于所述数据帧的信号；以及
在所述比特流包含对应于所述时间窗口的所述字符时在所述同轴PHY中进入接收模式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述字符包括空闲字符。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同轴PHY响应于所述字符进入所述接收模式。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括向所述同轴PHY提供控制信号以指令所述同轴PHY进入所述接收模式。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，生成所述比特流包括在所述一个或多个MAC实体中将所述字符***所述比特流中。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述通信设备进一步包括耦合在所述一个或多个MAC实体与所述介质无关接口之间的调和子层(RS)；以及
生成所述比特流包括在所述RS中将所述字符***到所述比特流中。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
生成所述比特流包括将数个空闲字符***到所述比特流中以容适所述介质无关接口与所述同轴PHY之间的速率差异，所述同轴PHY具有比所述介质无关接口低的速率；以及
所述方法进一步包括，在所述同轴PHY中，从所述比特流中将数目等于先前被***到所述比特流中以容适所述介质无关接口与所述同轴PHY之间的速率差异的空闲字符的数个空闲字符移除。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述数个空闲字符***到所述比特流中以容适速率差异包括增大分组发起延迟。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，增大所述分组发起延迟包括将容适所述速率差异的值添加到所述分组发起延迟中。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，增大所述分组发起延迟包括将所述分组发起延迟乘以所述介质无关接口的速率与所述同轴PHY的速率之比。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，生成所述比特流进一步包括将空闲字符***到所述比特流中以容适分组间间隔、前向纠错(FEC)编码、和话务缺乏。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述通信设备包括同轴线路终端；并且
其中所述同轴PHY不传送信号的所述时间窗口包括上行流时间窗口。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述通信设备包括同轴网络单元；并且
其中所述同轴PHY不传送信号的所述时间窗口包括下行流时间窗口。
14.一种通信设备，包括：
一个或多个MAC实体，用于提供数据帧；
同轴PHY，用于在传送模式期间传送对应于所述数据帧的信号并且在接收模式期间停止传送；以及
介质无关接口，用于向所述同轴PHY提供包括所述数据帧和对应于其中所述同轴PHY不传送信号的时间窗口的字符的比特流；
其中，所述同轴PHY用于在所述该比特流包含对应于所述时间窗口的所述字符时进入所述接收模式。
15.如权利要求14所述的通信设备，其特征在于，所述同轴PHY用于响应于所述字符进入所述接收模式。
16.如权利要求14所述的通信设备，其特征在于，所述同轴PHY用于响应于控制信号进入所述接收模式。
17.如权利要求14所述的通信设备，其特征在于，所述一个或多个MAC实体用于将所述字符***到所述比特流中。
18.如权利要求14所述的通信设备，其特征在于，进一步包括耦合在所述一个或多个MAC实体与所述介质无关接口之间以用于将所述字符***到所述比特流中的调和子层。
19.如权利要求14所述的通信设备，其特征在于：
所述同轴PHY具有比所述介质无关接口低的速率；
所述比特流包括容适所述介质无关接口与所述同轴PHY之间的速率差异的数个空闲字符；并且
所述同轴PHY用于从所述比特流中将数目等于容适所述介质无关接口与所述同轴PHY之间的速率差异的空闲字符的数个空闲字符移除。
20.如权利要求19所述的通信设备，其特征在于，进一步包括定时器，用于延迟分组发起以允许将容适所述介质无关接口与所述同轴PHY之间的速率差异的所述数个空闲字符***到所述比特流中。
21.如权利要求14所述的通信设备，其特征在于，所述介质无关接口包括10千兆比特介质无关接口(XGMII)。
22.一种存储了配置成由通信设备中的一个或多个处理器执行的一个或多个程序的非瞬态计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括：
用于生成包括数据帧和对应于其中所述通信设备中的同轴PHY不传送信号的时间窗口的字符的比特流的指令；以及
用于将所述比特流通过所述通信设备中的介质无关接口提供给所述同轴PHY的指令；
其中，所述同轴PHY用于在传送模式期间传送对应于所述数据帧的信号，并且在所述比特流包含对应于所述时间窗口的字符时进入接收模式。
23.如权利要求22所述的非瞬态计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序进一步包括用于向所述同轴PHY提供控制信号以指令所述同轴PHY进入所述接收模式的指令。
24.如权利要求22所述的非瞬态计算机可读存储介质，其特征在于，用于生成所述比特流的指令包括用于将空闲字符***到所述比特流中以容适所述介质无关接口与所述同轴PHY之间的速率差异的指令，所述同轴PHY具有比所述介质无关接口低的速率。
25.如权利要求24所述的非瞬态计算机可读存储介质，其特征在于，用于将空闲字符***到所述比特流中的指令包括用于增大分组发起延迟的指令。
26.如权利要求25所述的非瞬态计算机可读存储介质，其特征在于，用于增大所述分组发起延迟的指令包括用于将容适所述速率差异的值添加到所述分组发起延迟中的指令。
27.如权利要求25所述的非瞬态计算机可读存储介质，其特征在于，用于增大所述分组发起延迟的指令包括用于将所述分组发起延迟乘以所述介质无关接口的速率与所述同轴PHY的速率之比的指令。
28.如权利要求24所述的非瞬态计算机可读存储介质，其特征在于，用于生成所述比特流的指令进一步包括用于将空闲字符***到所述比特流中以容适分组间间隔、FEC编码、和话务缺乏的指令。
29.一种通信设备，包括：
用于在传送模式期间而不在接收模式期间传送对应于数据帧的信号的第一装置；以及
用于将包括数据帧和对应于其中所述第一装置不传送信号的时间窗口的字符的比特流提供给所述第一装置的第二装置，
其中，所述第一装置用于在所述比特流包含对应于所述时间窗口的所述字符时进入所述接收模式。
30.如权利要求29所述的通信设备，其特征在于，所述第一装置用于响应于所述字符进入所述接收模式。
31.如权利要求29所述的通信设备，其特征在于，所述第一装置响应于控制信号进入所述接收模式。
32.如权利要求29所述的通信设备，其特征在于，进一步包括用于将所述字符***到所述比特流中的装置。
33.如权利要求29所述的通信设备，其特征在于，进一步包括用于将数个空闲字符***到所述比特流中以容适所述第一装置与所述第二装置之间的速率差异的装置，所述第一装置具有比所述第二装置低的速率；
其中所述第一装置包括用于从所述比特流中将数目等于先前被***到所述比特流中以容适所述第一装置与所述第二装置之间的速率差异的空闲字符的数个空闲字符移除的装置。
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