用于多业务交换平台的多速率、多协议、多端口线路接口转让专利
申请号 : CN200480011304.2
文献号 : CN1781288B
文献日 : 2010-05-26
发明人 : 马修·L·赫司通 , 格雷戈里·S·尼赫伯
申请人 : 思科技术公司
摘要 :
本发明公开了一种用于使得线路卡能够支持光网络系统内的多端口、多速率和多协议的方法和装置。根据本发明的一个方面，适合于包含在多插槽宽带数字交叉连接系统或多业务提供平台中的一个内的线路卡包括第一端口和多个设备。第一端口被安排配置为接受输入信号，输入信号可以是第一协议的信号和第二协议的信号中的一个。多个设备被安排为处理输入信号以创建带有SONET净荷的输出信号。在一个实施例中，第一协议的信号是OC-n信号，并且第二协议的信号是吉比特以太网信号。
权利要求 :
1.一种线路卡，其被安排为包含在多插槽宽带数字交叉连接系统或多业务提供平台中的一个中，所述线路卡包括：第一端口，所述第一端口被安排配置为接受输入信号，其中所述输入信号是第一协议的信号或者第二协议的信号中的一个；以及多个设备，所述多个设备被安排为处理所述输入信号以创建带有SONET净荷的输出信号，其中所述多个设备被配置为处理所述第一协议的信号和所述第二协议的信号，其中所述多个设备包括：
第一设备，其被安排为当所述输入信号是所述第一协议的信号时，接受串行化格式的所述输入信号并处理所述输入信号；
第二设备，其包括用在所述输出信号的创建中的段和线路终接功能；
第三设备，所述第三设备被安排为当所述信号是所述第二协议的信号时，映射所述输入信号以创建所述输出信号；以及开关，所述开关被安排为从所述第一设备上串行地接收所述信号，并且把所述信号提供给所述第二设备和所述第三设备中的一个，其中当所述开关把所述信号提供给所述第三设备时，所述第三设备把所述映射后的信号返回给所述开关，所述开关随后把所述映射后的信号传送给所述第二设备。
2.如权利要求1所述的线路卡，其中所述第一协议的信号是OC-n信号，所述第二协议的信号是吉比特以太网信号。
3.如权利要求2所述的线路卡，其中所述OC-n信号是OC-3信号、OC-12信号和OC-48信号中的一个。
4.如权利要求2所述的线路卡，其中所述输出信号是STS-n信号。
5.如权利要求4所述的线路卡，其中所述输出信号是包括约48个STS-1帧的STS-48信号。
6.一种线路卡，所述线路卡被安排为包含在多插槽宽带数字交叉连接系统或多业务提供平台中的一个中，所述线路卡包括：多个端口，所述多个端口包括第一端口，所述第一端口被安排为接收信号，所述信号为OC-3信号、OC-12信号、OC-48信号和吉比特以太网信号中的一个；
多个设备，所述多个设备被安排为接收所述信号并且处理所述信号以创建STS-48SONET信号；以及底板，所述底板被安排为从所述多个设备上接收所述STS-48SONET信号，其中所述多个设备包括：
多速率串行化-解串行化设备，其被安排为接收所述串行化格式的信号；
第一设备，其包括在所述STS-48SONET信号的创建中的段和线路终接功能；
第二设备，所述第二设备被安排为映射所述吉比特以太网信号以创建带有SONET净荷的映射信号；以及开关，所述开关被安排为从所述多速率的串行化-解串行化设备上串行地接收所述信号，并且把所述信号提供给所述第一设备和所述第二设备中的一个，其中当所述开关把所述信号提供给所述第二设备时，所述第二设备把所述映射后的信号返回给所述开关，所述开关随后把所述映射后的信号传送给所述第一设备。
7.如权利要求6所述的线路卡，其中所述多速率的串行化-解串行化设备还被安排为对所述OC-3信号和所述OC-12信号执行映射，并且实质允许所述OC-48信号和所述吉比特以太网信号通过。
8.如权利要求6所述的线路卡，其中当所述信号是所述OC-3信号时，所述STS-48SONET信号包括大约三个具有与所述OC-3信号相关联的数据的STS-1信道和大约45个没有与所述OC-3信号相关联的数据的STS-1信道。
9.如权利要求6所述的线路卡，其中当所述信号是所述OC-12信号时，所述STS-48SONET信号包括大约12个具有与所述OC-12信号相关联的数据的STS-1信道和大约36个没有与所述OC-12信号相关联的数据的STS-1信道。
10.如权利要求6所述的线路卡，其中当所述信号是所述OC-48信号时，所述STS-48SONET信号包括大约48个具有与所述OC-48信号相关联的数据的STS-1信道。
11.一种线路卡，所述线路卡被安排为包括在网络上的系统中，所述线路卡包括：至少一个端口，其被安排为接收第一格式的信号；
第一模块，所述第一模块被安排为从所述端口上串行地接收所述第一格式的信号，所述第一模块还被安排为确定何时所述第一格式是所需要的格式，其中当确定了所述第一格式不是所述所需要的格式时，所述第一模块还被安排为当确定了要用所述第一模块把所述第一格式的信号映射为所述所需要格式的信号时、确定何时用所述第一模块把所述第一格式的信号映射为所述所需要的格式的信号；以及第二模块，所述第二模块被安排为当确定了将不用所述第一模块把所述信号映射为第二格式的信号时，从所述第一模块上串行地接收所述第一格式的信号，所述第二模块还被安排为当确定了所述第一格式是所述所需要的格式时，从所述第一模块上串行地接收所述第一格式的信号，所述第二模块还被安排为当用所述第一模块把所述第一格式的信号映射为所述所需要格式的信号时，从所述第一模块上串行地接收所述所需要格式的信号，其中所述第二模块还被安排为当确定了要用所述第二模块把所述第一格式的信号映射为所述所需要格式的信号时、确定何时用所述第二模块把所述第一格式的信号映射为所述所需要格式的信号。
12.如权利要求11所述的线路卡，还包括：
第三模块，所述第三模块被安排为从所述第二模块上接收所述所需要格式的信号，所述第三模块还被安排为对所述所需要格式的信号执行段和线路终接，并且把生成的信号传送出所述线路卡。
13.如权利要求12所述的线路卡，其中所述第一格式是OC-3格式、OC-12格式、OC-48格式以及吉比特以太网格式中的一个，所述所需要的格式是所述OC-48格式，并且所述生成的信号是STS-48SONET信号。
14.如权利要求11所述的线路卡，其中所述第一模块包括时钟和数据恢复功能。
15.如权利要求13所述的线路卡，其中所述第一格式是OC-3格式且所述所需要的格式是OC-48格式，并且其中所述第一模块被安排为把所述OC-3格式的信号映射为所述OC-48格式的信号。
16.如权利要求13所述的线路卡，其中所述第一格式是OC-12格式且所述所需要的格式是OC-48格式，并且其中所述第一模块被安排为把所述OC-12格式的信号映射为所述OC-48格式的信号。
17.如权利要求11所述的线路卡，其中所述第一格式是吉比特以太网格式且所述所需要的格式是OC-48格式，并且其中所述第一模块被安排为把所述吉比特以太网格式的信号映射为所述OC-48格式的信号。
18.如权利要求11所述的线路卡，其中所述第一格式是OC-3格式、OC-12格式、OC-48格式以及吉比特以太网格式中的一个。
说明书 :
技术领域
本发明一般的涉及数据和电信通信系统。更具体地说，本发明涉及用于提供多端口线路卡的系统和方法，所述多端口线路卡能够有效地支持不同协议的多个信号或线路速率。
背景技术
对数据和电信通信业务的需求正在以爆炸性的速率增长。这种不断增加的需求有许多是由于这样的事实，即随着计算设备的使用变得更加盛行，对创建计算设备的网络以使得资源可以在计算设备之间共享的需求也在增长。计算设备通常与对于电信行业更为常见的传统的音频和视频业务共享传输带宽。网络的实现方式和操作优先地考虑使得来自两种环境的资源都可以以有效的方式被共享。因此，处理不同线路速率和协议的能力以及提高信号带宽的能力变得更加重要。
多业务提供平台(MSSP)是光传输设备的一个示例，它可以用在城域网中并且在相对较小的(例如比普通的或传统的SONET上下多路复用器和数字交叉连接设备更小的)平台上提供TDM和SONET业务，以及以太网业务接口。MSSP通常提供比普通的SONET设备所提供的更高的可扩展性和功能性，而需要的空间小于普通SONET设备，并且相对来说成本较低。另外，MSSP可以使网络上所处理的带宽增加，并且还把传统的SONET ADM和交叉连接的功能合并在单一的平台上。
为了支持大量的高速城域环，MSSP通常都具有高端口密度。因此，用在系统(可能是MSSP的一部分)中的线路卡正在演变为多端口线路卡。固定速率的多端口线路卡或者拥有支持固定速率信号的多个端口的线路卡经常被用在MSSP中或者用在大型的宽带数字交叉连接(BBDXC)上。虽然在支持固定速率的信号时有效，但是使用固定速率的多端口线路卡一般会限制业务提供方对具有变化的线路速率的业务需求做出反应的能力，因为业务提供方可能不得不过多的购买固定速率的多端口线路卡，来覆盖所有可能的固定速率。例如，如果一个客户已经发送了OC-3信号，并且现在希望发送OC-48信号，则业务提供方就需要获得新的多端口线路卡来支持OC-48信号。
需要获得各个固定速率的多端口线路卡来允许不同速率的信号被系统支持，这会导致当系统被缩放时缺乏灵活性，并且还导致系统内所有的线路卡插槽在获得完全的业务密度之前就被填满而超出了系统可扩展限度的可能性增加。为了提高系统的灵活性，一些多端口线路卡考虑了一些速率的变化。这样的多速率、多端口线路卡可以支持相同协议的两个或三个不同的信号速率。这样的线路卡的每个端口都是可以选配的以支持不同的速率。例如，多速率、多端口线路卡可以支持OC-3和OC-12信号。虽然多速率、多端口线路卡的使用可以略微提高系统的带宽和灵活性，但是因为仅支持相对较小的线路速率变化，所以就减少系统内所有的线路卡插槽在获得完全的业务密度之前就被填满而超出了系统可扩展限度的可能性而言，对灵活度的提高通常是没有太大意义的。而且，这样的多速率、多端口线路卡通常仅支持单一协议。
因此，所需要的功能就是这样一种方法和设备，所述方法和设备允许不同的线路速率在诸如MSSP或BBDXC之类的系统内可以被有效地支持。就是说，所需要的是允许在不同端口上支持不同协议的多个变化速率和光跨越到达(optical span reach)的线路卡，以使得与使用该线路卡的系统相关联的业务密度和灵活性可以被显著的提高。这种下一代线路卡应该灵活到这样的程度，即可以通过软件而不是硬件(包括光学模块)的改变来增加带宽或从SONET移植到以太网业务。
多业务提供平台(MSSP)是光传输设备的一个示例，它可以用在城域网中并且在相对较小的(例如比普通的或传统的SONET上下多路复用器和数字交叉连接设备更小的)平台上提供TDM和SONET业务，以及以太网业务接口。MSSP通常提供比普通的SONET设备所提供的更高的可扩展性和功能性，而需要的空间小于普通SONET设备，并且相对来说成本较低。另外，MSSP可以使网络上所处理的带宽增加，并且还把传统的SONET ADM和交叉连接的功能合并在单一的平台上。
为了支持大量的高速城域环，MSSP通常都具有高端口密度。因此，用在系统(可能是MSSP的一部分)中的线路卡正在演变为多端口线路卡。固定速率的多端口线路卡或者拥有支持固定速率信号的多个端口的线路卡经常被用在MSSP中或者用在大型的宽带数字交叉连接(BBDXC)上。虽然在支持固定速率的信号时有效，但是使用固定速率的多端口线路卡一般会限制业务提供方对具有变化的线路速率的业务需求做出反应的能力，因为业务提供方可能不得不过多的购买固定速率的多端口线路卡，来覆盖所有可能的固定速率。例如，如果一个客户已经发送了OC-3信号，并且现在希望发送OC-48信号，则业务提供方就需要获得新的多端口线路卡来支持OC-48信号。
需要获得各个固定速率的多端口线路卡来允许不同速率的信号被系统支持，这会导致当系统被缩放时缺乏灵活性，并且还导致系统内所有的线路卡插槽在获得完全的业务密度之前就被填满而超出了系统可扩展限度的可能性增加。为了提高系统的灵活性，一些多端口线路卡考虑了一些速率的变化。这样的多速率、多端口线路卡可以支持相同协议的两个或三个不同的信号速率。这样的线路卡的每个端口都是可以选配的以支持不同的速率。例如，多速率、多端口线路卡可以支持OC-3和OC-12信号。虽然多速率、多端口线路卡的使用可以略微提高系统的带宽和灵活性，但是因为仅支持相对较小的线路速率变化，所以就减少系统内所有的线路卡插槽在获得完全的业务密度之前就被填满而超出了系统可扩展限度的可能性而言，对灵活度的提高通常是没有太大意义的。而且，这样的多速率、多端口线路卡通常仅支持单一协议。
因此，所需要的功能就是这样一种方法和设备，所述方法和设备允许不同的线路速率在诸如MSSP或BBDXC之类的系统内可以被有效地支持。就是说，所需要的是允许在不同端口上支持不同协议的多个变化速率和光跨越到达(optical span reach)的线路卡，以使得与使用该线路卡的系统相关联的业务密度和灵活性可以被显著的提高。这种下一代线路卡应该灵活到这样的程度，即可以通过软件而不是硬件(包括光学模块)的改变来增加带宽或从SONET移植到以太网业务。
发明内容
本发明涉及支持多端口、多速率以及多协议的线路卡，并且适合于在光网络系统内使用。根据本发明的一个方面，适合于包含在多插槽宽带数字交叉连接系统或多业务提供平台中的一个内的线路卡包括第一端口和多个设备。第一端口被安排配置为接受输入信号，所述输入信号可以是第一协议的信号和第二协议的信号中的一个。多个设备被安排为处理输入信号以创建带有SONET净荷的输出信号。在一个实施例中，第一协议的信号是OC-n信号，第二协议的信号是吉比特以太网信号。
当变化速率和多个协议(如OC-n和吉比特以太网协议)的信号被配置为在线路卡的同一物理端口上被接收时，可以提高线路卡的灵活性，并且可以很容易地扩展使用该线路卡的整个系统的容量。换句话说，具备在线路卡上用单一端口传送可以是多个协议的多个速率的能力，使得与线路卡和相应的使用该线路卡的系统相关联的密度和灵活性被提高了。因此，可以提高使用该线路卡的整个系统操作的效率。
根据本发明的另一个方面，线路卡包括多个端口的第一端口，所述第一端口被配备或配置为接收OC-3信号、OC-12信号、OC-48信号以及吉比特以太网信号中的一个。线路卡还包括接收信号并处理信号以创建STS-48SONET信号的多个设备。线路卡的底板从多个设备上接收STS-48SONET信号，并且允许STS-48SONET信号被传送出线路卡。
在一个实施例中，多个设备包括多速率串行化-解串行化设备、第一设备、第二设备和开关，其中多速率串行化-解串行化设备被安排为接受串行化格式的信号，第一设备包括在STS-48SONET信号的创建中的段和线路终接功能。第二设备被安排为映射吉比特以太网信号以创建带有SONET净荷的映射信号，并且开关被安排为从多速率串行化-解串行化设备串行地接收信号且把信号提供给第一设备或者第二设备。当开关把信号提供给第二设备时，第二设备将映射后的信号返回给开关，开关随后将映射后的信号传送给第一设备。
根据本发明的又一个方面，配置为包含在网络上的系统中的线路卡包括至少一个接收第一格式的信号的端口、第一模块和第二模块。第一模块被安排为从所述端口串行地接收第一格式的信号，并且确定何时第一格式为所需要的格式。当确定第一格式不是所需要的格式时，第一模块确定何时将第一格式的信号映射为所需要格式的信号，并且用第一模块把第一格式的信号映射为所需要格式的信号。第二模块被安排为当确定不用第一模块把信号映射为第二格式的信号时，从第一模块串行地接收第一格式的信号。当确定第一格式为所需要的格式时，第二模块还进而从第一模块中串行地接收第一格式的信号，并且当用第一模块把第一格式的信号映射为所需要格式的信号时，第二模块从第一模块串行地接收所需要格式的信号。第二模块还确定何时用第二模块把第一格式的信号映射为所需要格式的信号，并且在适当的时候用第二模块把第一格式的信号映射为所需要格式的信号。
通过阅读以下的详细描述以及研究附图的各种特征，本发明的这些和其它的优点将会变得更加清楚。
当变化速率和多个协议(如OC-n和吉比特以太网协议)的信号被配置为在线路卡的同一物理端口上被接收时，可以提高线路卡的灵活性，并且可以很容易地扩展使用该线路卡的整个系统的容量。换句话说，具备在线路卡上用单一端口传送可以是多个协议的多个速率的能力，使得与线路卡和相应的使用该线路卡的系统相关联的密度和灵活性被提高了。因此，可以提高使用该线路卡的整个系统操作的效率。
根据本发明的另一个方面，线路卡包括多个端口的第一端口，所述第一端口被配备或配置为接收OC-3信号、OC-12信号、OC-48信号以及吉比特以太网信号中的一个。线路卡还包括接收信号并处理信号以创建STS-48SONET信号的多个设备。线路卡的底板从多个设备上接收STS-48SONET信号，并且允许STS-48SONET信号被传送出线路卡。
在一个实施例中，多个设备包括多速率串行化-解串行化设备、第一设备、第二设备和开关，其中多速率串行化-解串行化设备被安排为接受串行化格式的信号，第一设备包括在STS-48SONET信号的创建中的段和线路终接功能。第二设备被安排为映射吉比特以太网信号以创建带有SONET净荷的映射信号，并且开关被安排为从多速率串行化-解串行化设备串行地接收信号且把信号提供给第一设备或者第二设备。当开关把信号提供给第二设备时，第二设备将映射后的信号返回给开关，开关随后将映射后的信号传送给第一设备。
根据本发明的又一个方面，配置为包含在网络上的系统中的线路卡包括至少一个接收第一格式的信号的端口、第一模块和第二模块。第一模块被安排为从所述端口串行地接收第一格式的信号，并且确定何时第一格式为所需要的格式。当确定第一格式不是所需要的格式时，第一模块确定何时将第一格式的信号映射为所需要格式的信号，并且用第一模块把第一格式的信号映射为所需要格式的信号。第二模块被安排为当确定不用第一模块把信号映射为第二格式的信号时，从第一模块串行地接收第一格式的信号。当确定第一格式为所需要的格式时，第二模块还进而从第一模块中串行地接收第一格式的信号，并且当用第一模块把第一格式的信号映射为所需要格式的信号时，第二模块从第一模块串行地接收所需要格式的信号。第二模块还确定何时用第二模块把第一格式的信号映射为所需要格式的信号，并且在适当的时候用第二模块把第一格式的信号映射为所需要格式的信号。
通过阅读以下的详细描述以及研究附图的各种特征，本发明的这些和其它的优点将会变得更加清楚。
附图说明
参考结合附图的以下描述，可以非常好地理解本发明，附图中：
图1是根据本发明实施例的适合于接受多端口、多协议多速率线路卡的系统的图形表示。
图2a是根据本发明实施例的把不同速率和协议的信号转换为STS-48SONET格式的多端口、多协议、多速率线路卡的图形表示。
图2b是根据本发明实施例的把STS-48SONET格式的信号转换成它们的原始格式的多端口、多协议、多速率线路卡(例如图2a中的线路卡204)的图形表示。
图2c是根据本发明实施例的STS-48SONET信号的图形表示。
图3是根据本发明实施例的多速率、多协议、多端口线路卡的图形模块表示。
图4是根据本发明实施例的线路卡的一个段(例如图3中的线路卡300的段304)的图形表示。
图5是根据本发明实施例的OC-3信号、OC-12信号或者OC-48信号经过线路卡的段(例如图4中的段304’)的路径的图形表示。
图6是根据本发明实施例的吉比特以太网信号经过线路卡的段(例如图4中的段304’)的路径的图形表示。
图7是图示了根据本发明实施例的一种使用多速率、多协议、多端口线路卡处理信号的方法的处理流程图。
图1是根据本发明实施例的适合于接受多端口、多协议多速率线路卡的系统的图形表示。
图2a是根据本发明实施例的把不同速率和协议的信号转换为STS-48SONET格式的多端口、多协议、多速率线路卡的图形表示。
图2b是根据本发明实施例的把STS-48SONET格式的信号转换成它们的原始格式的多端口、多协议、多速率线路卡(例如图2a中的线路卡204)的图形表示。
图2c是根据本发明实施例的STS-48SONET信号的图形表示。
图3是根据本发明实施例的多速率、多协议、多端口线路卡的图形模块表示。
图4是根据本发明实施例的线路卡的一个段(例如图3中的线路卡300的段304)的图形表示。
图5是根据本发明实施例的OC-3信号、OC-12信号或者OC-48信号经过线路卡的段(例如图4中的段304’)的路径的图形表示。
图6是根据本发明实施例的吉比特以太网信号经过线路卡的段(例如图4中的段304’)的路径的图形表示。
图7是图示了根据本发明实施例的一种使用多速率、多协议、多端口线路卡处理信号的方法的处理流程图。
具体实施方式
为了提高诸如多业务交换平台(MSSP)或大型宽带数字交叉连接(BBDXC)之类的系统的灵活性，用在系统中的一些多端口线路卡允许光速率的一些小的变化。虽然多速率、多端口线路卡的使用可以些微地提高系统的带宽和灵活性，但是因为仅支持相对较小的线路速率变化，所以在灵活性上的提高通常不能减少系统内所有的线路卡插槽在没有获得完全的业务密度时就被填满而超出系统可扩展限度的可能性。就是说，传统的多速率、多端口线路卡通常不能显著地提高包括了线路卡的系统的灵活性和业务密度。
通过在线路卡中利用现有的光收发器(例如现有的OC-48光收发器)，结合改良的时钟和允许可编程的带宽限定的数据恢复模块，包括收发器的光线路卡可以从线路卡上的同一物理端口传送出变化速率和协议的光信号。例如，OC-3、OC-12、OC-48以及一个吉比特以太网(Gig-E)业务可以从线路卡上的同一物理端口提供，但是应当理解从同一物理端口提供的多个业务可以在很宽的范围内变化。具备在可以具有多个端口的线路卡上用单一端口传送可能是多个协议的多个速率的能力，使得提高了与线路卡和相应的使用该线路卡的系统相关联的密度和灵活性。因此，可以显著提高使用该线路卡的整个系统可操作的效率。
图1是根据本发明实施例的适合于接受多端口、多协议、多速率线路卡的系统的图形表示。系统100可以是能够从San Jose，California的思科系统公司得到的ONS 15600平台的一部分，其通常包括功率分配单元104、矩阵卡108以及定时机架控制器112。系统100也可以是MSSP或BBDXC的一部分。本领域技术人员可以理解，矩阵卡108可以是交叉连接卡。系统100还可以包括位于系统100的插槽中的各种线路卡，例如一般具有多达大约十六个端口的OC-48线路卡116以及一般具有多达大约四个端口的OC-192线路卡120。
如所示出的，系统100还包括多个多端口、多协议、多速率线路卡124。每个多端口、多协议、多速率线路卡124可以包括多达大约十六个或更多个端口，并且可以被安排为接收各种不同类型的输入。在一个实施例中，每个多端口、多协议、多速率线路卡124可以被配置为充分地接收OC-3、OC-12、OC-48以及吉比特以太网信号的任意组合。
在系统100内使用线路卡124能够有效地利用输入/输出(I/O)插槽，因为支持线路卡124的每个插槽实际上都可以支持OC-3、OC-12、OC-48以及吉比特以太网信号的组合。因此，系统100可以很容易地进行扩展，并且可以充分地获得带宽升级(例如从OC-3信号到OC-48信号)而不需要对设备进行较大改变。线路卡124的端口可以被配置为适合于改变端口所预期接收的信号的类型。
图2a是根据本发明实施例的把不同速率和协议的信号转换为STS-48SONET格式的多端口、多协议、多速率线路卡的图形表示。将在下面结合图3进行详细描述的线路卡204被安排为在端口210上接收输入信号208，并且把输入信号映射为或者转换为可以提供给底板端口214的输出信号212。虽然线路卡204一般被配置为包括多达大约十六个或更多个端口210，但是为了图示的简单，只示出了在线路卡204上包括四个端口210的情形。
在所描述的实施例中，线路卡204被安排为将输入信号208映射为STS-48SONET格式的输出信号212。例如，OC-3输入信号208a被线路卡204映射为STS-48SONET格式的输出信号212a。类似的，OC-12输入信号208b被线路卡204映射为STS-48SONET格式的输出信号212b，OC-48输入信号208c实际上没有被线路卡204映射，并且基本上被传送经过了线路卡204，形成了STS-48SONET格式的输出信号212c。
除了适合于接收OC-3、OC-12和OC-48信号外，线路卡204也适合于接收吉比特以太网信号。所示出的端口210上的输入信号208d就是吉比特以太网信号。输入信号208d可以在线路卡204内被映射为STS-48格式的输出信号212d。因此不管是什么协议，每个被线路卡204接收且映射的输入信号208都被映射为具有共同类型的输出信号212。
端口210中的每一个通常都可以被配置为接受特定种类的流量。虽然每个端口210可以被配置为接受OC-3、OC-12、OC-48或吉比特以太网信号中的任意一个，但是每个端口210一般配置为实质只接受每个端口210所预期接收到的流量类型。因此，由于输入信号208a是OC-3信号，所以接收输入信号208a的端口210一般被配置为接受OC-3信号。
线路卡204被配置为把接收到的STS-48SONET信号转换为合适的原始格式，即被映射为STS-48SONET格式的格式。图2b是根据本发明实施例的把STS-48SONET格式的信号转换成它们的原始格式的多端口、多协议、多速率线路卡(例如图2a中的线路卡204)的图形表示。当在底板端口214上接收到STS-48SONET信号212’时，线路卡204可以对信号212’进行研究以确定信号212’是否创建自OC-3、OC-12、OC-48或吉比特以太网信号。一旦确定了信号212’在转换成STS-48SONET格式之前的格式，就可以从信号212’有效地重建信号208’了。例如，线路卡204确定信号212a’原始为OC-3信号。这样，线路卡204就把信号212a’映射为或转换为OC-3信号208a’。
一般地，创建自不同格式的STS-48SONET信号可以包括空闲、空或零输入，这些输入被用于把诸如OC-3、OC-12以及吉比特以太网信号之类的信号映射为STS-48SONET格式。接下来参考图2c，将根据本发明实施例描述从不同速率或协议的信号创建STS-48SONET信号。在多端口、多协议、多速率线路卡234上接收到的OC-3信号230被映射为大约包括48个STS-1帧的STS-48SONET格式的信号238。在STS-48帧内的任意三个STS-1信道有效地包括来自OC-3信号230的数据，而余下的45个STS-1信道用空闲、零、AIS、随机数据或者实质上可以是任何其他有效数据进行有效地填充。为了讨论的简单，余下的STS-1信道的填充在这里和后面将一般按空闲进行讨论，但是应当理解实质上任何信息都可以用来填充余下的STS-1信道。为清楚起见，信号238中的前三个STS-1信道被示为包括来自OC-3信号的数据，但是任意三个STS-1信道都可以用来携带来自OC-3信号的数据。类似的，线路卡234上接收到的OC-12信号238被映射为STS-48SONET格式的信号242，其中在信号242的STS-48帧内的任意十二个STS-1信道都包括来自OC-12信号238的信息，而信号242的余下36个STS-1信道用零填充。为清楚起见，信号242中的前十二个STS-1信道被示为包括数据，但是任意十二个STS-1信道一般都可以用来包括数据。
由于OC-48信号246实际上没有用线路卡234映射，所以OC-48信号246从线路卡234输出为STS-48SONET信号250，其中包括在信号250中的每个STS-1帧都包含与OC-48信号246相关联的数据。换句话说，包括在信号250中的48个STS-1帧中的每一个都包含与OC-48信号246相关联的数据。
一般的，可以通过线路卡234把吉比特以太网信号254转换或映射为各种不同的连续级联或者虚级联，所述级联可以包括在与吉比特以太网信号254相关联的输出信号258中。这样的级联包括(但不限于)STS-1信道、STS-3c级联、STS-6c级联、STS-9c级联、STS-12c级联、STS-24c级联、STS-48c级联以及从1到48STS1-Nv或从1到16STS3c-Yv的各种虚级联的SONET格式。例如，当吉比特以太网信号254被映射为STS-1级联时，可以创建包括STS-48内的STS-1信道的输出STS-48SONET信号258a，以使得包含在吉比特以太网信号254中的信息被包含在信号258a中的STS-48帧内的任一STS-1信道内，而余下47个STS-1信道用空闲、零、AIS、随机数据或者其它净荷填充。同样的，当吉比特以太网信号254被映射为STS-24c级联时，信号258e中的STS-48帧的任意24个STS-1信道都可以包括包含在吉比特以太网信号254中的信息，而余下24个STS-1信道可以用空闲、零、AIS、随机数据或者其它净荷填充。
当通过线路卡234的底板接收到STS-48SONET信号时，线路卡234可以确定信号中哪些STS-1信道包含实际的信息，以及信号的STS-48帧中的哪些STS-1信道包含所预期的净荷。因此，可以识别被转换成STS-48SONET信号的原始信号的表示。换句话说，除了从原始信号创建STS-48SONET信号外，线路卡234还适合用于在给定从原始信号创建的STS-48SONET信号时识别原始信号。例如，STS-48SONET信号实际上可以被缩减来确定包含在STS-48SONET信号内的原始信号是OC-3、OC-12还是OC-48信号。
参考图3，将描述多速率、多协议、多端口线路卡的功能。图3是根据本发明实施例的多端口、多协议、多速率线路卡的图形模块表示。线路卡300是图2a中的线路卡204的一个实施例，其包括四个段304，每个段都被安排为支持四个端口。应当理解段304的数目可以依线路卡300所支持的端口数目而变化。段304中的端口数目也可以变化。
每个段304都包括用于四个端口的光器件308，所述光器件与时钟和数据恢复模块312进行通信。光器件308被安排为接收信号(例如网络中传送的信号)，并且把信号串行地传送给时钟和数据恢复模块312。在一个实施例中，光学器件308所接收的信号可以包括OC-3信号、OC-12信号、OC-48信号和吉比特以太网信号。
时钟和数据恢复模块312包括允许把OC-3、OC-12和OC-48信号映射为共同的格式(例如OC-48信号格式)的映射功能。例如，时钟和数据恢复模块312可以从光器件308取得OC-3信号，执行时钟恢复，倍乘上时钟(multiply a clock up)，并提供输出的OC-48信号。这可以通过部分地终接段开销，并且把输入信号的段、线路和净荷映射到STS48帧中来完成。然而，经过光器件308的吉比特以太网信号通常不在时钟和数据恢复模块312内被映射，而是实质上直接经过时钟和数据恢复模块312。一般的，时钟和数据恢复模块312允许可编程的带宽限制，其提供了从耦合到光器件308的相同物理端口上传送OC-3、OC-12、OC-48和吉比特以太网业务的能力。
每个时钟和数据恢复模块312都从光器件308上接收串行信号，执行合适的映射，并且给模块316提供输出的串行信号，例如STS-48信号或吉比特以太网信号。模块316包括开关和子模块，所述子模块对接收到的吉比特以太网信号执行吉比特以太网映射功能，以有效地把吉比特以太网信号转换为SONET信号的连续级联或虚级联，这些级联随后被映射为STS-48SONET信号。模块316内的开关允许OC-48信号经过模块316并且进入到专用集成电路(ASIC)320中，该电路可以包括段和线路终接功能。就是说，ASIC 320可以对经过模块316的OC-48信号执行段终接和线路终接以使得STS-48SONET信号可以被传送出ASIC 320并且因此传送出线路卡300，下面将参考图4和图5对此进行描述。一般的，ASIC 320也可以用其它STS-48SONET信号来调整帧。
如前面所提到的，模块316包括执行吉比特以太网映射功能的子模块。开关一般对吉比特以太网信号进行路由以使得吉比特以太网信号可以被映射，所述开关根据与模块316相关联的电路的配置方式对模块316内的信号进行路由，下面将参考图4和图6对此进行讨论。一旦吉比特以太网信号在模块316内被映射，被映射的信号就被传送给ASIC 320用于段和线路终接。
图4是根据本发明实施例的线路卡的一个段(例如图3中的线路卡300的段304)的图形表示。线路卡的段304’包括用于每个端口的光器件408，所述端口例如是与段304’相关联的四个端口中的每一个。光器件408与具有映射功能的时钟和数据恢复模块412通信，该模块在所描述的实施例中包括多速率串行化-解串行化芯片，其使得串行化的信号经过模块412并且也使得解串行化的信号被多路复用为串行化的信号。光器件408一般包括接收和发送功能，并且可以是模块、SFP或者离散的实现方式。在所描述的实施例中，当模块412从端口经光器件接收到的信号是OC-3或OC-12信号时，应当理解模块412随后可以对信号分别地执行OC-3或OC-12SONET成帧和B1处理。
在一个实施例中，一旦模块412(例如模块412a)被用于对信号进行合适的映射，STS-48信号和吉比特以太网信号中的一个就会从模块412a传送到总模块416。总模块416包括第一芯片组416a，该芯片组包括开关418、422和适于用在映射吉比特以太网信号中的芯片426。如所示出的，芯片组416a被安排为支持与光器件408a、408b相关联的端口，而芯片组416b被安排为支持与光器件408c、408d相关联的端口。
开关418、422实质上可以是任何合适的开关，例如双2×2开关，其被安排为使得信号直接通过或者对信号进行路由通过芯片426，该芯片426把吉比特以太网信号封装和映射为诸如STS-48SONET信号之类的SONET净荷。例如，对于吉比特以太网信号，可以创建STS-n帧并且映射为STS-48帧。一旦信号有效地通过芯片416a或被芯片416a处理，该信号就被提供给ASIC 438用于段和线路终接。段和线路终接可以包括成帧、指针处理和开销处理。信号被从ASIC 438传送到可以被耦合到矩阵卡或交叉连接卡(未示出)上的段304’的底板连接器446。应当理解虽然ASIC 438被实际显示为一个组件，但是ASIC 438通常可以由任意数目的组件构成，例如四个组件。
在一个实施例中，光器件408和模块412被安排在可以并入在段304’中的可插子卡410上。子卡410(实际上是光收发器)可以通过连接器耦合到并入在段304’的一部分442中的芯片组416a、416b和ASIC 438上。当光器件408和模块412被安排在可插子卡410上时，然后又当实质上只有一个固定速率的信号被段304’接收时，子卡410可以被交换成仅为该固定速率而配置的另一个子卡。
如上所述，当段304’的端口被配置为接受诸如OC-3信号或OC-12信号之类的信号时，模块412被安排为把信号映射为OC-48信号。或者，当段304’的端口被配置为接受OC-48信号时，模块412被安排为有效地允许信号通过模块412而不进行映射。参考图5，将根据本发明的实施例描述OC-3、OC-12或OC-48信号经过线路卡的段(例如图4中的段304’)的路径。输入506在所描述的实施例中可以是OC-3、OC-12或OC-48信号中的一个，其被提供给段304’的端口(未示出)，并且从而提供给光器件408a。然后，信号506被提供给模块412a，在模块412a中信号506可以被映射或转换成不同速率的信号。例如，如果信号506是OC-3或OC-12信号，则信号506被模块412a映射为STS-48信号506’。然而，如果信号506是OC-48信号，则信号506不被模块412a映射，而是实质上通过模块412a作为STS-48信号506’。
信号506’被传送到芯片组416a或者更具体地是芯片组416a的开关418上。由于信号506’不是吉比特以太网信号，所以开关418实际上对信号506’进行路由直接经过芯片组416a并且进入ASIC 438中，ASIC 438执行STS-48SONET段和线路终接，并且把STS-48SONET信号506”提供给底板446并且输出底板446。如上所述，当信号506”创建自为OC-3信号的信号506时，则信号506”中的任意三个STS信道包括数据，而余下的信道包括如前所提到的空闲或其它信息。类似地，当信号506”创建自为OC-12信号的信号506时，则信号506”中的任意十二个STS信道包括数据，而余下的信道包括空闲或其它信息。当信号506”创建自为OC-48信号的信号506时，则实质上信号506”中的所有STS帧都包含原本在信号506中的数据。
代替被配置为接受OC-3、OC-12或OC-48信号，段304’的端口可以被配置为接受吉比特以太网信号。就总模块416而言，当段304’的第一端口被配置为接受吉比特以太网信号时，输入信号的路径一般与输入信号为OC-3、OC-12或OC-48信号时的路径不同。图6是根据本发明实施例的吉比特以太网信号经过线路卡的段(例如图4中的段304’)的路径的图形表示。当吉比特以太网信号606被耦合到光器件408a上的段304’的端口(未示出)接收时，信号606从光器件408a传送到模块412a。模块412a一般对信号606进行路由输出模块412a，而实质上不映射或转换信号606。就是说，信号606实际上可以绕过模块412a的时钟和数据恢复部分。然而，应当理解如果需要可以使用时钟和数据恢复。因此，对应于信号606的模块412a的输出的信号606’是吉比特以太网信号。
信号606’被提供给芯片组416a或者更具体地是可有效识别出信号606’为吉比特以太网信号的开关418。在一个实施例中，开关418根据芯片组416a的配置为信号606’选择合适的数据路径。由于信号606’是吉比特以太网信号，所以开关418对信号606’进行路由进入芯片426中，芯片426把信号606’封装并映射为带有吉比特以太网映射净荷的SONET STS-48的信号606”。应当理解芯片426可以包括为信号606’的映射提供便利的时钟和数据恢复功能。
信号606”从芯片426传送回开关418，开关418随后把信号606”路由到对信号606”执行段和线路终接的ASIC 438。一旦对信号606”执行了段和线路终接，ASIC 438就有效地输出信号606’”，信号606’”在所描述的实施例中是STS-48SONET信号，在该信号内有多达48个STS信道包含对应于吉比特以太网信号606的数据。
下面将参考图7描述根据本发明的实施例的使用多速率、多协议、多端口线路卡处理信号的方法。处理信号的方法700开始于步骤704，其中信号在线路卡的端口上被接收。一般，信号可以经网络内的链路被接收，该网络包括集成了线路卡的系统。一旦在端口上接收到信号，就在步骤708中做出关于信号是否为OC-48信号的判断。如果确定信号是OC-48信号，则指示为信号可以有效地通过线路卡而不对信号执行映射处理。因此，处理流程从步骤708转移到步骤732，其中对信号执行STS-48SONET段和线路终接，并且将信号传送到线路卡的底板。本领域技术人员可以理解，执行段和线路终接一般包括成帧、指针处理和开销处理。执行了STS-48SONET段和线路终接处理后，处理信号的方法就完成了。
返回到步骤708，当确定了在线路卡的端口上接收到的信号不是OC-48信号时，则在步骤712中确定信号为OC-3信号还是OC-12信号，如果确定信号既不是OC-3信号又不是OC-12信号，则在所描述的实施例中，其含意是信号为吉比特以太网信号。这样，在步骤716中，吉比特以太网信号被有效地终接来创建被封装成封装格式的原始数据。一般的，可以用任何合适的被配置的封装格式(例如X.86、GFP或者可从San Jose，California的思科系统公司得到的Cisco HDLC)把吉比特以太网信号映射为封装格式。一旦吉比特以太网信号终接并且封装格式被创建，就在步骤720中为被映射信号创建包括段、线路和路径开销的STS-48帧。
在步骤724中，把被封装的数据映射为STS-n信号净荷，并且把STS-n帧被映射为STS-48帧。当存在有比STS-n帧更多的STS-48帧时，则空闲(例如零或其它信息)可以被插入到未使用的信道中。就是说，与没有和STS-n信号相关联的内容的STS-48帧相关联的STS-1信道中可以插入空闲或其它信息。例如，当STS-3c帧被映射为STS-48帧时，则STS-48帧的任意三个STS-1信道一般将包括STS-3c帧的内容，而余下的STS-48帧的STS-1帧一般将包括空闲或其它信息。
STS-n帧被映射为STS-48帧以后，在步骤728中执行STS-48SONET段和线路终接，并且信号被传送到连接器的底板上。一旦执行了可包括成帧、指针处理和开销处理的段和线路终接并且信号被传送到底板上，处理信号的方法就完成了。
返回到步骤712，如果确定信号是OC-3信号或OC-12信号，则在步骤736中执行适当的STS-3或STS-12成帧。此外，可以执行包括成帧和B1处理的完全或部分段终接。完成了信号的STS-3或STS-12成帧以后，在步骤740中创建信号的STS-48帧。然后在步骤744中把STS-3或STS-12帧映射为STS-48帧。当信号被映射为STS-3帧时，则STS-48帧的任意三个STS-1信道一般将包括STS-3帧的内容，而余下的STS-48帧的STS-1信道一般将例如用空闲来填充。类似的，当信号被映射为STS-12帧时，则STS-48帧的任意十二个STS-1信道一般将包括STS-12帧的内容，而余下的STS-48帧的STS-1信道通常例如用空闲来填满。
一旦STS-3或STS-12帧被适当地映射为STS-48帧，就在步骤748中执行STS-48SONET段和线路终接并且把信号传送到连接器的底板上。执行了包括成帧、指针处理和开销处理的段和线路终接并且信号被传送到底板上以后，处理信号的方法就完成了。
虽然仅描述了本发明的几个实施例，但是应当理解本发明可以以许多其它特定的形式体现而不脱离本发明的精神或范围。例如，虽然多速率、多协议、多端口线路卡被描述为接收OC-3、OC-12、OC-48或吉比特以太网信号并且允许信号被转换成STS-48SONET净荷，但是这种线路卡通常也可被安排为接收任何合适的信号。换句话说，在多速率、多协议、多端口线路卡上接收到的信号类型可以在很宽的范围内变化，并且这种线路卡的性能也是可变化的。例如，在一个实施例中可接收诸如OC-192信号之类的OC-n信号。当安排接收OC-192信号时，可以改变或变化上述线路卡的组件来适应OC-192信号。而且，代替把信号转换或映射为STS-48SONET信号，信号可以被映射为不同类型的SONET信号，例如STS-nSONET信号或实质上带有SONET净荷的任何合适的信号。
可以由多速率、多协议、多端口线路卡处理的信号的类型(例如速率)的数目也可以在很宽的范围内变化。虽然描述了多速率、多协议、多端口线路卡接收并处理可以被多达十六个端口接收的多达四个不同速率和两个不同协议的信号的情形，但是速率的数目可以少于四个或者多于四个。类似的，线路卡所支持的协议的数目也可以变化，与线路卡相关联的端口的数目也是一样可以变化的。
包括在线路卡中的各种模块可以实施为包括固件编码设备的硬件或者实施为包括软件编码设备的软件。例如，能够执行段和线路终接的ASIC可以用提供段和线路终接功能的固件编码设备来编程。应当理解一些模块可以用固件编码设备和软件编码设备的组合来进行有效地编程。
多速率、多协议、多端口线路卡通常被描述为适合就MSSP或BBDXC方面的使用。应当理解MSSP和BBDXC只是可以受益于使用本发明的线路卡的系统或平台的示例。因此，多速率、多协议、多端口线路卡通常可以用于实质上任何支持多个光速率和多个协议的光学系统。
一般的，与操作多速率、多协议、多端口线路卡的方法相关联的步骤可以在很宽的范围内变化。步骤可以被增加、删除、改变或重排序而不脱离本发明的精神或范围。因此这些示例应被认为是示例性的而不是限制性的，并且本发明不限于这里所给出的细节，但是可以在所附权利要求的范围内修改。
通过在线路卡中利用现有的光收发器(例如现有的OC-48光收发器)，结合改良的时钟和允许可编程的带宽限定的数据恢复模块，包括收发器的光线路卡可以从线路卡上的同一物理端口传送出变化速率和协议的光信号。例如，OC-3、OC-12、OC-48以及一个吉比特以太网(Gig-E)业务可以从线路卡上的同一物理端口提供，但是应当理解从同一物理端口提供的多个业务可以在很宽的范围内变化。具备在可以具有多个端口的线路卡上用单一端口传送可能是多个协议的多个速率的能力，使得提高了与线路卡和相应的使用该线路卡的系统相关联的密度和灵活性。因此，可以显著提高使用该线路卡的整个系统可操作的效率。
图1是根据本发明实施例的适合于接受多端口、多协议、多速率线路卡的系统的图形表示。系统100可以是能够从San Jose，California的思科系统公司得到的ONS 15600平台的一部分，其通常包括功率分配单元104、矩阵卡108以及定时机架控制器112。系统100也可以是MSSP或BBDXC的一部分。本领域技术人员可以理解，矩阵卡108可以是交叉连接卡。系统100还可以包括位于系统100的插槽中的各种线路卡，例如一般具有多达大约十六个端口的OC-48线路卡116以及一般具有多达大约四个端口的OC-192线路卡120。
如所示出的，系统100还包括多个多端口、多协议、多速率线路卡124。每个多端口、多协议、多速率线路卡124可以包括多达大约十六个或更多个端口，并且可以被安排为接收各种不同类型的输入。在一个实施例中，每个多端口、多协议、多速率线路卡124可以被配置为充分地接收OC-3、OC-12、OC-48以及吉比特以太网信号的任意组合。
在系统100内使用线路卡124能够有效地利用输入/输出(I/O)插槽，因为支持线路卡124的每个插槽实际上都可以支持OC-3、OC-12、OC-48以及吉比特以太网信号的组合。因此，系统100可以很容易地进行扩展，并且可以充分地获得带宽升级(例如从OC-3信号到OC-48信号)而不需要对设备进行较大改变。线路卡124的端口可以被配置为适合于改变端口所预期接收的信号的类型。
图2a是根据本发明实施例的把不同速率和协议的信号转换为STS-48SONET格式的多端口、多协议、多速率线路卡的图形表示。将在下面结合图3进行详细描述的线路卡204被安排为在端口210上接收输入信号208，并且把输入信号映射为或者转换为可以提供给底板端口214的输出信号212。虽然线路卡204一般被配置为包括多达大约十六个或更多个端口210，但是为了图示的简单，只示出了在线路卡204上包括四个端口210的情形。
在所描述的实施例中，线路卡204被安排为将输入信号208映射为STS-48SONET格式的输出信号212。例如，OC-3输入信号208a被线路卡204映射为STS-48SONET格式的输出信号212a。类似的，OC-12输入信号208b被线路卡204映射为STS-48SONET格式的输出信号212b，OC-48输入信号208c实际上没有被线路卡204映射，并且基本上被传送经过了线路卡204，形成了STS-48SONET格式的输出信号212c。
除了适合于接收OC-3、OC-12和OC-48信号外，线路卡204也适合于接收吉比特以太网信号。所示出的端口210上的输入信号208d就是吉比特以太网信号。输入信号208d可以在线路卡204内被映射为STS-48格式的输出信号212d。因此不管是什么协议，每个被线路卡204接收且映射的输入信号208都被映射为具有共同类型的输出信号212。
端口210中的每一个通常都可以被配置为接受特定种类的流量。虽然每个端口210可以被配置为接受OC-3、OC-12、OC-48或吉比特以太网信号中的任意一个，但是每个端口210一般配置为实质只接受每个端口210所预期接收到的流量类型。因此，由于输入信号208a是OC-3信号，所以接收输入信号208a的端口210一般被配置为接受OC-3信号。
线路卡204被配置为把接收到的STS-48SONET信号转换为合适的原始格式，即被映射为STS-48SONET格式的格式。图2b是根据本发明实施例的把STS-48SONET格式的信号转换成它们的原始格式的多端口、多协议、多速率线路卡(例如图2a中的线路卡204)的图形表示。当在底板端口214上接收到STS-48SONET信号212’时，线路卡204可以对信号212’进行研究以确定信号212’是否创建自OC-3、OC-12、OC-48或吉比特以太网信号。一旦确定了信号212’在转换成STS-48SONET格式之前的格式，就可以从信号212’有效地重建信号208’了。例如，线路卡204确定信号212a’原始为OC-3信号。这样，线路卡204就把信号212a’映射为或转换为OC-3信号208a’。
一般地，创建自不同格式的STS-48SONET信号可以包括空闲、空或零输入，这些输入被用于把诸如OC-3、OC-12以及吉比特以太网信号之类的信号映射为STS-48SONET格式。接下来参考图2c，将根据本发明实施例描述从不同速率或协议的信号创建STS-48SONET信号。在多端口、多协议、多速率线路卡234上接收到的OC-3信号230被映射为大约包括48个STS-1帧的STS-48SONET格式的信号238。在STS-48帧内的任意三个STS-1信道有效地包括来自OC-3信号230的数据，而余下的45个STS-1信道用空闲、零、AIS、随机数据或者实质上可以是任何其他有效数据进行有效地填充。为了讨论的简单，余下的STS-1信道的填充在这里和后面将一般按空闲进行讨论，但是应当理解实质上任何信息都可以用来填充余下的STS-1信道。为清楚起见，信号238中的前三个STS-1信道被示为包括来自OC-3信号的数据，但是任意三个STS-1信道都可以用来携带来自OC-3信号的数据。类似的，线路卡234上接收到的OC-12信号238被映射为STS-48SONET格式的信号242，其中在信号242的STS-48帧内的任意十二个STS-1信道都包括来自OC-12信号238的信息，而信号242的余下36个STS-1信道用零填充。为清楚起见，信号242中的前十二个STS-1信道被示为包括数据，但是任意十二个STS-1信道一般都可以用来包括数据。
由于OC-48信号246实际上没有用线路卡234映射，所以OC-48信号246从线路卡234输出为STS-48SONET信号250，其中包括在信号250中的每个STS-1帧都包含与OC-48信号246相关联的数据。换句话说，包括在信号250中的48个STS-1帧中的每一个都包含与OC-48信号246相关联的数据。
一般的，可以通过线路卡234把吉比特以太网信号254转换或映射为各种不同的连续级联或者虚级联，所述级联可以包括在与吉比特以太网信号254相关联的输出信号258中。这样的级联包括(但不限于)STS-1信道、STS-3c级联、STS-6c级联、STS-9c级联、STS-12c级联、STS-24c级联、STS-48c级联以及从1到48STS1-Nv或从1到16STS3c-Yv的各种虚级联的SONET格式。例如，当吉比特以太网信号254被映射为STS-1级联时，可以创建包括STS-48内的STS-1信道的输出STS-48SONET信号258a，以使得包含在吉比特以太网信号254中的信息被包含在信号258a中的STS-48帧内的任一STS-1信道内，而余下47个STS-1信道用空闲、零、AIS、随机数据或者其它净荷填充。同样的，当吉比特以太网信号254被映射为STS-24c级联时，信号258e中的STS-48帧的任意24个STS-1信道都可以包括包含在吉比特以太网信号254中的信息，而余下24个STS-1信道可以用空闲、零、AIS、随机数据或者其它净荷填充。
当通过线路卡234的底板接收到STS-48SONET信号时，线路卡234可以确定信号中哪些STS-1信道包含实际的信息，以及信号的STS-48帧中的哪些STS-1信道包含所预期的净荷。因此，可以识别被转换成STS-48SONET信号的原始信号的表示。换句话说，除了从原始信号创建STS-48SONET信号外，线路卡234还适合用于在给定从原始信号创建的STS-48SONET信号时识别原始信号。例如，STS-48SONET信号实际上可以被缩减来确定包含在STS-48SONET信号内的原始信号是OC-3、OC-12还是OC-48信号。
参考图3，将描述多速率、多协议、多端口线路卡的功能。图3是根据本发明实施例的多端口、多协议、多速率线路卡的图形模块表示。线路卡300是图2a中的线路卡204的一个实施例，其包括四个段304，每个段都被安排为支持四个端口。应当理解段304的数目可以依线路卡300所支持的端口数目而变化。段304中的端口数目也可以变化。
每个段304都包括用于四个端口的光器件308，所述光器件与时钟和数据恢复模块312进行通信。光器件308被安排为接收信号(例如网络中传送的信号)，并且把信号串行地传送给时钟和数据恢复模块312。在一个实施例中，光学器件308所接收的信号可以包括OC-3信号、OC-12信号、OC-48信号和吉比特以太网信号。
时钟和数据恢复模块312包括允许把OC-3、OC-12和OC-48信号映射为共同的格式(例如OC-48信号格式)的映射功能。例如，时钟和数据恢复模块312可以从光器件308取得OC-3信号，执行时钟恢复，倍乘上时钟(multiply a clock up)，并提供输出的OC-48信号。这可以通过部分地终接段开销，并且把输入信号的段、线路和净荷映射到STS48帧中来完成。然而，经过光器件308的吉比特以太网信号通常不在时钟和数据恢复模块312内被映射，而是实质上直接经过时钟和数据恢复模块312。一般的，时钟和数据恢复模块312允许可编程的带宽限制，其提供了从耦合到光器件308的相同物理端口上传送OC-3、OC-12、OC-48和吉比特以太网业务的能力。
每个时钟和数据恢复模块312都从光器件308上接收串行信号，执行合适的映射，并且给模块316提供输出的串行信号，例如STS-48信号或吉比特以太网信号。模块316包括开关和子模块，所述子模块对接收到的吉比特以太网信号执行吉比特以太网映射功能，以有效地把吉比特以太网信号转换为SONET信号的连续级联或虚级联，这些级联随后被映射为STS-48SONET信号。模块316内的开关允许OC-48信号经过模块316并且进入到专用集成电路(ASIC)320中，该电路可以包括段和线路终接功能。就是说，ASIC 320可以对经过模块316的OC-48信号执行段终接和线路终接以使得STS-48SONET信号可以被传送出ASIC 320并且因此传送出线路卡300，下面将参考图4和图5对此进行描述。一般的，ASIC 320也可以用其它STS-48SONET信号来调整帧。
如前面所提到的，模块316包括执行吉比特以太网映射功能的子模块。开关一般对吉比特以太网信号进行路由以使得吉比特以太网信号可以被映射，所述开关根据与模块316相关联的电路的配置方式对模块316内的信号进行路由，下面将参考图4和图6对此进行讨论。一旦吉比特以太网信号在模块316内被映射，被映射的信号就被传送给ASIC 320用于段和线路终接。
图4是根据本发明实施例的线路卡的一个段(例如图3中的线路卡300的段304)的图形表示。线路卡的段304’包括用于每个端口的光器件408，所述端口例如是与段304’相关联的四个端口中的每一个。光器件408与具有映射功能的时钟和数据恢复模块412通信，该模块在所描述的实施例中包括多速率串行化-解串行化芯片，其使得串行化的信号经过模块412并且也使得解串行化的信号被多路复用为串行化的信号。光器件408一般包括接收和发送功能，并且可以是模块、SFP或者离散的实现方式。在所描述的实施例中，当模块412从端口经光器件接收到的信号是OC-3或OC-12信号时，应当理解模块412随后可以对信号分别地执行OC-3或OC-12SONET成帧和B1处理。
在一个实施例中，一旦模块412(例如模块412a)被用于对信号进行合适的映射，STS-48信号和吉比特以太网信号中的一个就会从模块412a传送到总模块416。总模块416包括第一芯片组416a，该芯片组包括开关418、422和适于用在映射吉比特以太网信号中的芯片426。如所示出的，芯片组416a被安排为支持与光器件408a、408b相关联的端口，而芯片组416b被安排为支持与光器件408c、408d相关联的端口。
开关418、422实质上可以是任何合适的开关，例如双2×2开关，其被安排为使得信号直接通过或者对信号进行路由通过芯片426，该芯片426把吉比特以太网信号封装和映射为诸如STS-48SONET信号之类的SONET净荷。例如，对于吉比特以太网信号，可以创建STS-n帧并且映射为STS-48帧。一旦信号有效地通过芯片416a或被芯片416a处理，该信号就被提供给ASIC 438用于段和线路终接。段和线路终接可以包括成帧、指针处理和开销处理。信号被从ASIC 438传送到可以被耦合到矩阵卡或交叉连接卡(未示出)上的段304’的底板连接器446。应当理解虽然ASIC 438被实际显示为一个组件，但是ASIC 438通常可以由任意数目的组件构成，例如四个组件。
在一个实施例中，光器件408和模块412被安排在可以并入在段304’中的可插子卡410上。子卡410(实际上是光收发器)可以通过连接器耦合到并入在段304’的一部分442中的芯片组416a、416b和ASIC 438上。当光器件408和模块412被安排在可插子卡410上时，然后又当实质上只有一个固定速率的信号被段304’接收时，子卡410可以被交换成仅为该固定速率而配置的另一个子卡。
如上所述，当段304’的端口被配置为接受诸如OC-3信号或OC-12信号之类的信号时，模块412被安排为把信号映射为OC-48信号。或者，当段304’的端口被配置为接受OC-48信号时，模块412被安排为有效地允许信号通过模块412而不进行映射。参考图5，将根据本发明的实施例描述OC-3、OC-12或OC-48信号经过线路卡的段(例如图4中的段304’)的路径。输入506在所描述的实施例中可以是OC-3、OC-12或OC-48信号中的一个，其被提供给段304’的端口(未示出)，并且从而提供给光器件408a。然后，信号506被提供给模块412a，在模块412a中信号506可以被映射或转换成不同速率的信号。例如，如果信号506是OC-3或OC-12信号，则信号506被模块412a映射为STS-48信号506’。然而，如果信号506是OC-48信号，则信号506不被模块412a映射，而是实质上通过模块412a作为STS-48信号506’。
信号506’被传送到芯片组416a或者更具体地是芯片组416a的开关418上。由于信号506’不是吉比特以太网信号，所以开关418实际上对信号506’进行路由直接经过芯片组416a并且进入ASIC 438中，ASIC 438执行STS-48SONET段和线路终接，并且把STS-48SONET信号506”提供给底板446并且输出底板446。如上所述，当信号506”创建自为OC-3信号的信号506时，则信号506”中的任意三个STS信道包括数据，而余下的信道包括如前所提到的空闲或其它信息。类似地，当信号506”创建自为OC-12信号的信号506时，则信号506”中的任意十二个STS信道包括数据，而余下的信道包括空闲或其它信息。当信号506”创建自为OC-48信号的信号506时，则实质上信号506”中的所有STS帧都包含原本在信号506中的数据。
代替被配置为接受OC-3、OC-12或OC-48信号，段304’的端口可以被配置为接受吉比特以太网信号。就总模块416而言，当段304’的第一端口被配置为接受吉比特以太网信号时，输入信号的路径一般与输入信号为OC-3、OC-12或OC-48信号时的路径不同。图6是根据本发明实施例的吉比特以太网信号经过线路卡的段(例如图4中的段304’)的路径的图形表示。当吉比特以太网信号606被耦合到光器件408a上的段304’的端口(未示出)接收时，信号606从光器件408a传送到模块412a。模块412a一般对信号606进行路由输出模块412a，而实质上不映射或转换信号606。就是说，信号606实际上可以绕过模块412a的时钟和数据恢复部分。然而，应当理解如果需要可以使用时钟和数据恢复。因此，对应于信号606的模块412a的输出的信号606’是吉比特以太网信号。
信号606’被提供给芯片组416a或者更具体地是可有效识别出信号606’为吉比特以太网信号的开关418。在一个实施例中，开关418根据芯片组416a的配置为信号606’选择合适的数据路径。由于信号606’是吉比特以太网信号，所以开关418对信号606’进行路由进入芯片426中，芯片426把信号606’封装并映射为带有吉比特以太网映射净荷的SONET STS-48的信号606”。应当理解芯片426可以包括为信号606’的映射提供便利的时钟和数据恢复功能。
信号606”从芯片426传送回开关418，开关418随后把信号606”路由到对信号606”执行段和线路终接的ASIC 438。一旦对信号606”执行了段和线路终接，ASIC 438就有效地输出信号606’”，信号606’”在所描述的实施例中是STS-48SONET信号，在该信号内有多达48个STS信道包含对应于吉比特以太网信号606的数据。
下面将参考图7描述根据本发明的实施例的使用多速率、多协议、多端口线路卡处理信号的方法。处理信号的方法700开始于步骤704，其中信号在线路卡的端口上被接收。一般，信号可以经网络内的链路被接收，该网络包括集成了线路卡的系统。一旦在端口上接收到信号，就在步骤708中做出关于信号是否为OC-48信号的判断。如果确定信号是OC-48信号，则指示为信号可以有效地通过线路卡而不对信号执行映射处理。因此，处理流程从步骤708转移到步骤732，其中对信号执行STS-48SONET段和线路终接，并且将信号传送到线路卡的底板。本领域技术人员可以理解，执行段和线路终接一般包括成帧、指针处理和开销处理。执行了STS-48SONET段和线路终接处理后，处理信号的方法就完成了。
返回到步骤708，当确定了在线路卡的端口上接收到的信号不是OC-48信号时，则在步骤712中确定信号为OC-3信号还是OC-12信号，如果确定信号既不是OC-3信号又不是OC-12信号，则在所描述的实施例中，其含意是信号为吉比特以太网信号。这样，在步骤716中，吉比特以太网信号被有效地终接来创建被封装成封装格式的原始数据。一般的，可以用任何合适的被配置的封装格式(例如X.86、GFP或者可从San Jose，California的思科系统公司得到的Cisco HDLC)把吉比特以太网信号映射为封装格式。一旦吉比特以太网信号终接并且封装格式被创建，就在步骤720中为被映射信号创建包括段、线路和路径开销的STS-48帧。
在步骤724中，把被封装的数据映射为STS-n信号净荷，并且把STS-n帧被映射为STS-48帧。当存在有比STS-n帧更多的STS-48帧时，则空闲(例如零或其它信息)可以被插入到未使用的信道中。就是说，与没有和STS-n信号相关联的内容的STS-48帧相关联的STS-1信道中可以插入空闲或其它信息。例如，当STS-3c帧被映射为STS-48帧时，则STS-48帧的任意三个STS-1信道一般将包括STS-3c帧的内容，而余下的STS-48帧的STS-1帧一般将包括空闲或其它信息。
STS-n帧被映射为STS-48帧以后，在步骤728中执行STS-48SONET段和线路终接，并且信号被传送到连接器的底板上。一旦执行了可包括成帧、指针处理和开销处理的段和线路终接并且信号被传送到底板上，处理信号的方法就完成了。
返回到步骤712，如果确定信号是OC-3信号或OC-12信号，则在步骤736中执行适当的STS-3或STS-12成帧。此外，可以执行包括成帧和B1处理的完全或部分段终接。完成了信号的STS-3或STS-12成帧以后，在步骤740中创建信号的STS-48帧。然后在步骤744中把STS-3或STS-12帧映射为STS-48帧。当信号被映射为STS-3帧时，则STS-48帧的任意三个STS-1信道一般将包括STS-3帧的内容，而余下的STS-48帧的STS-1信道一般将例如用空闲来填充。类似的，当信号被映射为STS-12帧时，则STS-48帧的任意十二个STS-1信道一般将包括STS-12帧的内容，而余下的STS-48帧的STS-1信道通常例如用空闲来填满。
一旦STS-3或STS-12帧被适当地映射为STS-48帧，就在步骤748中执行STS-48SONET段和线路终接并且把信号传送到连接器的底板上。执行了包括成帧、指针处理和开销处理的段和线路终接并且信号被传送到底板上以后，处理信号的方法就完成了。
虽然仅描述了本发明的几个实施例，但是应当理解本发明可以以许多其它特定的形式体现而不脱离本发明的精神或范围。例如，虽然多速率、多协议、多端口线路卡被描述为接收OC-3、OC-12、OC-48或吉比特以太网信号并且允许信号被转换成STS-48SONET净荷，但是这种线路卡通常也可被安排为接收任何合适的信号。换句话说，在多速率、多协议、多端口线路卡上接收到的信号类型可以在很宽的范围内变化，并且这种线路卡的性能也是可变化的。例如，在一个实施例中可接收诸如OC-192信号之类的OC-n信号。当安排接收OC-192信号时，可以改变或变化上述线路卡的组件来适应OC-192信号。而且，代替把信号转换或映射为STS-48SONET信号，信号可以被映射为不同类型的SONET信号，例如STS-nSONET信号或实质上带有SONET净荷的任何合适的信号。
可以由多速率、多协议、多端口线路卡处理的信号的类型(例如速率)的数目也可以在很宽的范围内变化。虽然描述了多速率、多协议、多端口线路卡接收并处理可以被多达十六个端口接收的多达四个不同速率和两个不同协议的信号的情形，但是速率的数目可以少于四个或者多于四个。类似的，线路卡所支持的协议的数目也可以变化，与线路卡相关联的端口的数目也是一样可以变化的。
包括在线路卡中的各种模块可以实施为包括固件编码设备的硬件或者实施为包括软件编码设备的软件。例如，能够执行段和线路终接的ASIC可以用提供段和线路终接功能的固件编码设备来编程。应当理解一些模块可以用固件编码设备和软件编码设备的组合来进行有效地编程。
多速率、多协议、多端口线路卡通常被描述为适合就MSSP或BBDXC方面的使用。应当理解MSSP和BBDXC只是可以受益于使用本发明的线路卡的系统或平台的示例。因此，多速率、多协议、多端口线路卡通常可以用于实质上任何支持多个光速率和多个协议的光学系统。
一般的，与操作多速率、多协议、多端口线路卡的方法相关联的步骤可以在很宽的范围内变化。步骤可以被增加、删除、改变或重排序而不脱离本发明的精神或范围。因此这些示例应被认为是示例性的而不是限制性的，并且本发明不限于这里所给出的细节，但是可以在所附权利要求的范围内修改。