[发明专利]用于100Gbps以太网的链路训练和训练帧

说明书

公开了用于实现包括100Gbps以太网链路的下一代高速以太网链路的链路训练的方法、装置和系统。从发送端口发送训练帧以供在接收端口处接收，且每一训练帧包括帧标记部分、控制信道部分和训练模式部分。使用伪随机比特模式实现用于训练帧的训练模式部分的四水平信令，其包括低水平信号、第一和第二中间水平信号和高水平信号，同时仅有低水平和高水平信号用于训练帧的帧标记和控制信道部分。四水平信令可以采用PAM4编码。可以在其中实现链路训练技术的装置和系统的示例包括刀片服务器和网络路由器以及交换机。

发明领域

本发明的领域总体上涉及基于以太网的互连，且特别地但不排他地涉及实现用于100GHz以太网链路的链路训练的技术。

背景信息

自从微处理器问世以来，计算机系统已经变得越来越快。大致遵循摩尔定律(公司联合创始人戈登·摩尔1965年发表的文章，预测集成电路的晶体管数量每两年翻一番)，这种速度增加已经以相当均匀的速率上升达接近三十年。与此同时，存储器和非易失性存储两者的大小也已经稳定地增加，使得现今的个人计算机中很多都比10-15年以前的超级计算机更加强大。另外，同样也可以看到网络通信的速度天文数字般地增加。

处理器速度、存储器、存储和网络带宽技术的增加已经引起具有更加丰富的能力的网络的构建和部署。最近，基于云的服务的问世，例如由亚马逊(例如，亚马逊弹性计算云(EC2)和简单存储服务(S3))和微软(例如，Azure和Office 365)提供的那些服务，已经引起除了大数据中心的部署之外的用于公共网络基础设施的额外网络构建，用于支持采用私有网络基础设施的这些服务。

典型的数据中心部署包括大量的服务器机柜，每一个都容纳多个机架式服务器或刀片服务器。通常使用以太网(IEEE 802.3)协议在铜线电缆上促成在机架式服务器之间的通信。除了使用有线电缆的选项之外，刀片服务器和网络交换机和路由器可以被配置为支持机柜中的刀片或板卡之间在电背板或中板互连上的通信。

近年来，在铜布线上的以太网连接的速度已经达到了每秒10千兆位(Gpbs)和40Gpbs的水平。此外，IEEE(电气和电子工程师学会)目前正在开发规范(IEEE 802.3bj)，此规范定义被称为100GBASE-KP4的新的背板PHY类型，其所针对的目标是在电气背板上实现100Gbps的带宽，这种带宽在7GHz下有高达33dB的损耗。IEEE也正在定义用于在电缆连接上的新的100Gbps的类似规范。促成100Gbps链路的成功实现的一个重要方面是链路训练。

附图简述

当结合附图阅读时，通过参考下列详细描述更容易理解且也将更容易明白本发明的前述方面和许多随之而来的优势本发明，附图中，除非特别指出，贯穿各图，类似的标号指示类似的部分：

图1是说明根据一种实施例的100GBASE-KP4链路的结构的示意图；

图2是说明用于PAM4编码的映射的图；

图3是用于10GBASE-KR PHY的训练状态图；

图4a是示出根据一种实施例的训练帧的各组件的框图；

图4b是说明根据一种实施例的训练帧和示例性信令的示意图；

图5a示出根据一种实施例的用于训练帧的帧标记和系数更新部分的示例性结构；

图5b示出根据一种实施例的用于训练帧的状态报告部分的示例性结构；

图6是说明差分曼彻斯特编码的图；

图7是说明用于系数更新字段中的单元的示例性编码的表；

图8是说明用于状态报告字段中的单元的示例性编码的表；