[发明专利]在以太网链路上搭载时钟信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信领域，主要是一种在以太网链路上搭载时钟信号的方法。

背景介绍

时钟频率的同步对于TDMoverIP业务的开展是至关重要的。如果链路两端的设备都采用自由振荡方式，则尽管现代高精度晶振的精度可以控制在10ppm以内(1ppm就是百万分之一)，两端速度的细微差别经过长时间的积累还是会引起“滑码”，从而导致误码率上升。而以太网接口本身的时钟则是独立的，与系统应用层的时钟无关，频率上也不成简单的倍数关系，因而不能用作时钟同步的依据。所以，现有的以太网技术是不能传输应用层时钟信息的，时钟同步对于TDMoverIP是个难题。本发明提供一种在以太网链路上搭载时钟信号的方法，使以太网链路两端的设备可以达到良好的同步。

为此，先要介绍一下以太网技术中有关的一些特点。

按IEEE 802.3标准的规定，百兆以太网每秒100兆位的流量在物理上其实是以125兆位的频率传输的。在发送时，物理层PHY要将来自链路层低层、即MAC子层的4位逻辑“位组(Nible)”先转换成一个5位的物理“码组(Code Group)”，再在物理介质上发送。而接收方，则要先把接收到的5位码组转换成4位位组，再把它递交给以太网的MAC层。有关文献中将这种来回转换称为4B5B，即4位位组和5位码组之间的转换。在本说明书中，从4B到5B的转换写成4B/5B或4Bto5B，反之则写成5B/4B或5Bto4B。5B码组也称为“符号(Symbol)”，并可以用一个英文字母来表示。

MAC层与PHY层之间的界面称为MII，意为“与具体介质无关”。在MII界面上，上、下层之间交换的是4B位组。而在PHY层内部，则有一个电路模块称为PCS，所处理的主要就是4B5B，以及在采用5类双绞线的情况下还要进行物理信号波形的“搅拌(Scrambling)”和还原，以减小电磁辐射。

在发送方，经过PCS的处理以后就是在具体介质上的发送了，这部分电路当然因具体介质而不同。在接收方，则只是顺序反过来而已。

从4B到5B的转换意味着，在所有可能的5B码组中，有许多5B码组(值)并没有用上。因为4位的位组只有16种可能的组合，而5位的码组却有32种可能的组合，二者之差高达16。802.3标准首先从中选出16种5B码组，与16种4B位组相对应，再对剩下的16种5B码组作出了如下规定：

·用其中的一种(5位全1)作为“空转(Idle)”码，并以字母I表示之。当没有数据要发送时，就在链路上不断地重复发送空转码；

·用其中的两个连在一起作为物理帧的起始符，称为SSD(Start of Stream Delimiter)，这两个5B码组一个表示为J，另一个表示为K；或者表示为SSD1和SSD2，两个5B码组必须接连发送才有意义，中间不能插入别的码组。

·再用其中的两个连在一起作为物理帧的结束符，称为ESD(End of Stream Delimiter)，这两个5B码组一个表示为R，另一个表示为T；或者表示为ESD1和ESD2，这两个5B码组也是必须接连发送才有意义，中间不能插入别的码组。

·还有一个5B码组H，其编码为00100，用来通知对方发生了某种错误。

·除这些以外，其余的10个5B码组均为“非法(Invalid)”码组，发送方是不会发送这些5B码组的，如果接收方接收到了这些码组就说明链路上有了误码。剩下来的这些“非法”5B码组有00000、00001、00010、00011、00101、00110、01000、01100、10000、和11001。

本发明所述方法的基本思路就是：当要发送一个应用层时钟信号、例如时钟脉冲的上升沿时，发送方就在链路上发送一个预定的、在802.3标准中定义为“非法”的5B码组。这个特定的5B码组当然是上述10种“非法”5B码组之一；至于究竟选择哪一种则属于实现细节，而并不影响本发明的实质；不过00000显然是不合适的，因为在光纤介质上0表示无光。而在接收方，则将此特定的“非法”5B码组从常规的码组流中抽出，并在本地输出一个时钟脉冲上升沿，然后才对常规的5B码组流进行4B/5B转换。

至于时钟脉冲的下降沿则无关紧要，因为对于时钟同步而言重要的是脉冲的位置，而不是其宽度。