本發(fā)明大體涉及低延遲數(shù)據(jù)通信，并且更具體地(但不排他地)涉及用于低延遲網(wǎng)絡(luò)的可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

通信延遲是釋放通信傳輸和接收到傳輸之間的延遲。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的延遲是由網(wǎng)絡(luò)裝置(包括傳輸介質(zhì))的物理限制和在發(fā)送和接收期間實現(xiàn)的傳輸信號處理過程而引入。在一些應(yīng)用中，通信延遲可能是確保期望結(jié)果的重要因素。例如，第一個擁有由證券交易所接收的完整電子交易訂單可建立交易優(yōu)先級。然后可具有金融工具的有利價格，例如股票、衍生產(chǎn)品和期貨。第一個接收市場信息可使交易者在別人之前利用有利的市場條件。在另一實施例中，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠螒蛎畹难舆t可以是針對單個玩家的聯(lián)網(wǎng)電子游戲的結(jié)果的決定因素。例如，能夠發(fā)送低延遲指令以在競拍時下注或投標(biāo)可增加保證好的賠率、好的價格或成功購買的可能性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在第一方面，本發(fā)明提供了一種網(wǎng)絡(luò)裝置，包括：

多個通信端口，與外部計算系統(tǒng)連接以傳送物理層信號，

交叉點式交換機，其連接到在所述網(wǎng)絡(luò)裝置內(nèi)路由物理層信號的所述通信端口中的每一個，該交叉點式交換機具有多個可動態(tài)互連以形成數(shù)據(jù)通道的離散信號通道，

管理模塊，其響應(yīng)于來自外部計算系統(tǒng)的命令來控制物理層信號的路由，所述管理模塊與所述交叉點式交換機連接，通過建立和/或中斷信號通道之間的連接來操縱數(shù)據(jù)通道，以及

處理單元，其在內(nèi)部路由環(huán)路中連接所述交叉點式交換機，其解碼內(nèi)部路由的物理層信號，并在返回到目標(biāo)通信端口之前處理提取的數(shù)據(jù)，所述內(nèi)部路由環(huán)路將所述處理單元連接到多個交叉點式交換信號通道。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括安裝插座，其可釋放地支撐處理單元，該安裝插座連接該處理單元與內(nèi)部路由回路。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括可編程邏輯器件，其與處理單元集成。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括通信接口插槽，其接收可釋放的插座模塊并且使插座模塊內(nèi)的各個端口插座與交叉點式交換機的信號通道連接。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括與管理模塊集成的路由控制器，其配置該交叉點式交換機用于涉及一組定義的源通信端口的多路復(fù)用操作，以使在處理單元內(nèi)的多路復(fù)用級最小化。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括路由控制器，其確定處理單元內(nèi)的邏輯塊的最小集合用于多路復(fù)用操作，并且將來自指定通信端口的物理層信號傳送到處理單元處的輸入接口，該輸入接口對應(yīng)于最小集合中的邏輯塊以優(yōu)化邏輯塊的利用率。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括切換模塊，其經(jīng)由管理接口輔助各個通信端口的配置，管理模塊響應(yīng)于經(jīng)由切換模塊接收的配置命令將交叉點式交換機內(nèi)的信號通道互連到鏈路通信端口。

在一個實施方式中，由切換模塊經(jīng)由管理接口支持的配置命令包括時間標(biāo)記、鏈路質(zhì)量監(jiān)控、入口過濾、服務(wù)質(zhì)量等級限制、數(shù)據(jù)包計數(shù)和端口對端口的直通路由。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括切換模塊，其促進經(jīng)由處理單元路由的用于各個通信端口的協(xié)議分類，管理模塊使用用于通信端口的該協(xié)議分類來初始化處理單元，以解碼經(jīng)由相應(yīng)的通信端口接收的信號，和/或編碼指定用于相應(yīng)的通信端口的信號。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括多個物理層通道，其將處理單元與交叉點式交換機的各個信號通道連接以形成內(nèi)部路由環(huán)路，物理層通道中的每一個限定了用于在處理單元與交叉點式交換機的相應(yīng)信號通道之間的傳輸物理層信號的專用單向通路。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括多個物理層通道，其將處理單元與交叉點式交換機的各個信號通道連接以形成內(nèi)部路由環(huán)路，內(nèi)部路由環(huán)路具有用于每個通信端口的發(fā)送通道和返回通道。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括多個物理層通道，其將通信端口與交叉點式交換機的各個信號通道連接，每個通信端口具有兩個物理層通道，其限定了在通信端口和交叉點式交換機之間的環(huán)路。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括多個物理層通道，其將處理單元和通信端口與交叉點式交換機的專用信號通道相連接，管理模塊將交叉點式交換機內(nèi)的通道互連以建立相應(yīng)物理層通道之間的傳輸通路。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括與管理模塊連接的獨立管理端口，該管理端口有助于經(jīng)由管理網(wǎng)絡(luò)從外部計算系統(tǒng)接收配置命令。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括信號監(jiān)測單元，其在與標(biāo)樣采樣點有限定偏移的位置，對經(jīng)由指定通信端口接收的物理層信號進行采樣，以評估信號質(zhì)量，并確定是否可在采樣點處恢復(fù)物理層信號。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括多個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，其便于信號調(diào)節(jié)，每個通信端口與時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊相關(guān)聯(lián)。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括多個交流接頭，其將交叉點式交換機連接到時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊中的每一個。

在一個實施方式中，網(wǎng)絡(luò)裝置包括參考時鐘，其與時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊中的每一個連接。

在第二方面，本發(fā)明提供了一種聯(lián)網(wǎng)方法，包括：

網(wǎng)絡(luò)裝置將交叉點式交換機的通道互連以響應(yīng)于從外部計算系統(tǒng)接收到的配置命令而形成可重構(gòu)的數(shù)據(jù)通道，所述數(shù)據(jù)通道將在包括處理單元的內(nèi)部路由環(huán)路中的源通信端口和目標(biāo)通信端口互連，

所述網(wǎng)絡(luò)裝置在所述源通信端口處接收物理層信號，并且經(jīng)由發(fā)送數(shù)據(jù)通道將所接收的物理層信號從所述源通信端口路由到所述處理單元，

所述網(wǎng)絡(luò)裝置使所述處理單元對物理層信號進行解碼、處理從所述物理層信號提取的數(shù)據(jù)并使用與指定的目標(biāo)通信端口兼容的通信協(xié)議對提取的數(shù)據(jù)進行重新編碼，以及

所述網(wǎng)絡(luò)裝置經(jīng)由返回數(shù)據(jù)通道將所述重新編碼的物理層信號從所述處理單元路由到指定的目標(biāo)通信端口。

在一個實施方式中，該方法包括：

所述網(wǎng)絡(luò)裝置經(jīng)由不同的發(fā)送數(shù)據(jù)通道將物理層信號從多個源通信端口路由到所述處理單元，

所述處理單元從所述物理層信號提取數(shù)據(jù)，并將經(jīng)由每一個所述不同的發(fā)送數(shù)據(jù)通道接收的提取數(shù)據(jù)多路傳輸成多路復(fù)用的信號流，以及

所述網(wǎng)絡(luò)裝置經(jīng)由返回數(shù)據(jù)通道將所述多路復(fù)用的信號流路由到目標(biāo)通信端口。

在一個實施方式中，該方法包括網(wǎng)絡(luò)裝置使處理單元解碼經(jīng)由多個源通信端口接收的物理層信號、從解碼信號提取數(shù)據(jù)幀、使經(jīng)由多路復(fù)用的數(shù)據(jù)流中的每個通信端口接收的幀交錯以及使用與目標(biāo)通信端口兼容的通信協(xié)議對所述多路復(fù)用的數(shù)據(jù)流進行編碼。

在一個實施方式中，該方法包括：

所述網(wǎng)絡(luò)裝置確定用于所述交叉點式交換機的路由配置，其使得所述處理單元內(nèi)的用于一組限定的源通信端口的多路復(fù)用器級別最小化，以及

所述網(wǎng)絡(luò)裝置將所述交叉點式交換機內(nèi)的不同通道互連以形成符合所確定的路由配置的發(fā)送數(shù)據(jù)通道。

在一個實施方式中，該方法包括：

所述網(wǎng)絡(luò)裝置確定所述處理單元內(nèi)的用于多路復(fù)用操作的最小一組邏輯塊，以及

網(wǎng)絡(luò)裝置將交叉點式交換機內(nèi)的不同通道互連，以將來自指定通信端口的物理層信號傳送到在處理單元處的輸入接口，其對應(yīng)于最小一組內(nèi)的邏輯塊以優(yōu)化邏輯塊利用率。

在一個實施方式中，該方法包括網(wǎng)絡(luò)裝置使得處理單元在多路復(fù)用所提取的數(shù)據(jù)之前對從每個物理層信號提取的數(shù)據(jù)進行時間標(biāo)記。

在一個實施方式中，該方法包括：

所述網(wǎng)絡(luò)裝置管理用于經(jīng)由所述處理單元路由的通信端口的協(xié)議分類，包括接收用于各個通信端口的協(xié)議分類，以及

所述網(wǎng)絡(luò)裝置使用所接收的協(xié)議分類來初始化所述處理單元以與對應(yīng)的通信端口兼容，以便于解碼所接收的信號和/或編碼用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

在一個實施方式中，所述方法包括所述網(wǎng)絡(luò)裝置促進各個通信端口的配置，包括從外部計算系統(tǒng)接收配置命令，以及響應(yīng)于所接收到的配置命令重構(gòu)所述交叉點式交換機。

在一個實施方式中，該方法包括響應(yīng)于接收到的配置命令斷開交叉點式交換機內(nèi)的數(shù)據(jù)通道以防止從源通信端口路由物理層信號。

在一個實施方式中，所述方法包括網(wǎng)絡(luò)裝置自發(fā)地響應(yīng)于接收配置命令而將經(jīng)由源通信端口接收的物理層信號路由到處理單元，該配置命令規(guī)定多路復(fù)用、時間標(biāo)記、鏈路質(zhì)量監(jiān)測、入口過濾、服務(wù)質(zhì)量等級限制或數(shù)據(jù)包計數(shù)操作。

在一個實施方式中，該方法包括網(wǎng)絡(luò)裝置從外部計算系統(tǒng)接收配置命令，以及響應(yīng)于接收到的配置命令在網(wǎng)絡(luò)裝置的通信端口之間建立路由環(huán)路。

在一個實施方式中，該方法包括網(wǎng)絡(luò)裝置在將信號路由到目標(biāo)通信端口之前調(diào)節(jié)物理層信號。

在一個實施方式中，該方法包括網(wǎng)絡(luò)裝置執(zhí)行時鐘恢復(fù)和信號再生過程以調(diào)節(jié)物理層信號。

在一個實施方式中，該方法包括網(wǎng)絡(luò)裝置對退化的物理層信號進行成形。

在一個實施方式中，該方法包括網(wǎng)絡(luò)裝置復(fù)制接收的物理層信號并將復(fù)制的信號路由到多個目標(biāo)通信端口。

如果可能，可組合上述公開的系統(tǒng)、方法、網(wǎng)絡(luò)和模塊的任何特征。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖僅通過示例的方式來描述本發(fā)明的實施方式，其中：

圖1是示出在通信端口之間建立數(shù)據(jù)通道的網(wǎng)絡(luò)裝置的實施方式的示意圖；

圖2是表示其中可容納圖1的網(wǎng)絡(luò)裝置的機架可安裝式外殼的示意圖；

圖3是結(jié)合有多個專用時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)模塊的網(wǎng)絡(luò)裝置的另一實施方式的示意圖；

圖4是該網(wǎng)絡(luò)裝置可實施的網(wǎng)絡(luò)方法的流程圖；

圖5是數(shù)據(jù)復(fù)制系統(tǒng)的示意圖；

圖6是故障保護計算網(wǎng)絡(luò)配置的示意圖；以及

圖7是用于確定延遲的系統(tǒng)的示意圖。

圖8a是表示在處理單元內(nèi)的非結(jié)構(gòu)化信號多路復(fù)用的框圖。

圖8b是表示在處理單元內(nèi)的優(yōu)化信號多路復(fù)用的框圖。

具體實施方式

在本說明書中公開了網(wǎng)絡(luò)裝置的實施方式。所公開的裝置便于在連接到網(wǎng)絡(luò)裝置的具有網(wǎng)絡(luò)能力的計算系統(tǒng)之間通信。通信端口的集合將網(wǎng)絡(luò)裝置與外部計算系統(tǒng)連接。通信端口將來自相應(yīng)計算系統(tǒng)的物理層信號傳送到網(wǎng)絡(luò)裝置內(nèi)的交叉點式交換機。網(wǎng)絡(luò)裝置在交叉點式交換機內(nèi)形成可重構(gòu)的數(shù)據(jù)通道以互連指定的通信端口并促進外部計算系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通道在網(wǎng)絡(luò)裝置內(nèi)限定用于物理層信號的傳輸通路。該網(wǎng)絡(luò)裝置能夠經(jīng)由在開放系統(tǒng)互連(OSI)模型的層1處的數(shù)據(jù)通道在外部計算系統(tǒng)之間傳送數(shù)據(jù)信號。

所公開的網(wǎng)絡(luò)裝置具有能夠從經(jīng)由通信端口接收的物理層信號提取數(shù)據(jù)的集成處理單元。從指定計算系統(tǒng)接收到的物理層信號傳送到處理單元用于中間處理，然后傳送到目標(biāo)計算系統(tǒng)。處理單元對內(nèi)部路由的物理層信號進行解碼、處理從信號提取的數(shù)據(jù)并對指定的通信端口的數(shù)據(jù)進行重新編碼。由處理單元實施的典型處理操作可包括多路復(fù)用來自多個計算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以用于傳輸?shù)剿x擇的目標(biāo)、時間標(biāo)記、鏈路質(zhì)量監(jiān)測、入口過濾、服務(wù)質(zhì)量等級限制和傳輸分析(例如數(shù)據(jù)包計數(shù))。

網(wǎng)絡(luò)裝置使用交叉點式交換機路由經(jīng)由通信端口接收的所有物理層信號。交叉點式交換機具有促進物理層信號傳輸?shù)囊幌盗须x散信號通道。網(wǎng)絡(luò)裝置將指定的信號通道互連以形成數(shù)據(jù)通道。數(shù)據(jù)通道在交叉點式交換機的相應(yīng)輸入/輸出接口和連接到相應(yīng)信號通道的組件之間傳送物理層信號。交叉點式交換機可使用半導(dǎo)體開關(guān)、分光器和/或其它組件來傳送信號。

網(wǎng)絡(luò)裝置控制交叉點式交換機以直接在外部計算系統(tǒng)之間傳送物理層信號，并且經(jīng)由處理單元在內(nèi)部路由信號。交叉點式交換機產(chǎn)生了合適的連接(例如電或光路徑)以促進該功能。交叉點式交換機的路由配置由獨立于由網(wǎng)絡(luò)裝置傳送的物理層信號的配置命令來設(shè)置。經(jīng)由預(yù)配置的數(shù)據(jù)通道來傳送物理層信號消除了在常規(guī)網(wǎng)絡(luò)交換機中實施的解碼處理以提取路由信息(通常包含在數(shù)據(jù)包報頭中)。這可產(chǎn)生顯著的延遲降低(尤其是對于延遲敏感的應(yīng)用程序，例如高速交易和網(wǎng)絡(luò)游戲)。所公開的網(wǎng)絡(luò)裝置還能夠通過經(jīng)由內(nèi)部處理單元路由物理層信號來執(zhí)行更高級別的功能。集成管理模塊便于從外部計算系統(tǒng)配置網(wǎng)絡(luò)裝置(包括配置交叉點式交換機和可選的處理功能)。

處理單元在內(nèi)部路由環(huán)路中與交叉點式交換機連接。該路由環(huán)路包括將各個交叉點式交換機接口與在處理單元處的相應(yīng)I/O接口連接的一系列專用物理層通道。該網(wǎng)絡(luò)裝置通過在源通信端口和相應(yīng)的輸入接口之間形成可重構(gòu)的數(shù)據(jù)通道而經(jīng)由處理單元來路由物理層信號。處理單元解碼經(jīng)由源通信端口接收的物理層信號，并處理從信號提取的數(shù)據(jù)。該交叉點式交換機控制通信端口和處理單元之間的路由。來自指定源通信端口的物理層信號經(jīng)由預(yù)配置的發(fā)送通道路由到處理單元。重新編碼的信號隨后經(jīng)由返回通管從處理單元路由到目標(biāo)通信端口。

該網(wǎng)絡(luò)裝置可繞過處理單元以獲得未被指定用于內(nèi)部處理的延遲敏感信號。在外部系統(tǒng)之間的直通路由在開放系統(tǒng)互連(OSI)模型的層1執(zhí)行。網(wǎng)絡(luò)裝置通過在交叉點式交換機內(nèi)建立直接數(shù)據(jù)通道來促進層1路由，該交叉點式交換機將物理層信號從源通信端口直接傳送到目標(biāo)通信端口。

交叉點式交換機內(nèi)的信號通道的配置確定了由網(wǎng)絡(luò)裝置接收的物理層信號的路由路徑。這使得網(wǎng)絡(luò)裝置能夠路由信號而不處理信號元數(shù)據(jù)(例如數(shù)據(jù)包報頭)。交叉點式交換機通過經(jīng)由預(yù)定義路徑來傳送信號(而不是在接收和解碼信號之后從相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)確定信號目標(biāo))而消除與較高級信號傳輸協(xié)議(例如TCP/IP和UDP)相關(guān)聯(lián)的路由開銷。

交叉點式交換機是“與數(shù)據(jù)無關(guān)”的。物理層信號通過不受較高級傳輸協(xié)議影響的預(yù)定義數(shù)據(jù)通道在網(wǎng)絡(luò)裝置內(nèi)傳送。這使得網(wǎng)絡(luò)裝置能夠在不具有偏見的情況下傳送遵守不同傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)信號。伴隨內(nèi)部路由數(shù)據(jù)信號的傳輸協(xié)議可由處理單元使用以促進內(nèi)部處理操作(例如數(shù)據(jù)包計數(shù))。處理單元通常預(yù)配置為與指定協(xié)議兼容以促進該功能。

所公開的網(wǎng)絡(luò)裝置具有便于與外部計算系統(tǒng)連接的多個通信端口。每個通信端口包括將來自外部計算系統(tǒng)的物理層信號傳送到交叉點式交換機的收發(fā)器模塊(例如SFP或SFP+)。網(wǎng)絡(luò)裝置可支持可釋放的收發(fā)器模塊，其是交互式的以反映網(wǎng)絡(luò)需求(例如用于光收發(fā)器的交換電收發(fā)器)。

一系列物理層通道將通信端口與交叉點式交換機的各個通道連接。物理層通道可直接與對應(yīng)端口的收發(fā)器模塊或連接到一組端口的塊接口(例如接收可釋放收發(fā)器模塊的插座)連接。

所示的物理層通道包括在各個端口收發(fā)器和交叉點式交換機處的信號通道接口之間的導(dǎo)電路徑(例如軌道、信號軌跡、帶狀線和/或微帶狀線和電線)。每個通信端口通常經(jīng)由專用物理層通道與兩個交叉點式交換機通道(“發(fā)送”通道和“接收”通道)鏈接。這有助于端口和交叉點式交換機之間的雙向信號傳輸。

交叉點式交換機將指定的通信端口與離散可重構(gòu)數(shù)據(jù)通道互連。每個數(shù)據(jù)通道限定預(yù)定義通信端口之間的用于物理層信號的傳輸路徑。物理層信號可在通信端口之間直接路由(“直通”配置)或者經(jīng)由處理單元傳送。與從信號元數(shù)據(jù)導(dǎo)出路由信息的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)交換機相比，兩種配置使得物理層信號能夠從一個計算系統(tǒng)傳送到另一計算系統(tǒng)而具有低傳輸延遲。

管理模塊控制網(wǎng)絡(luò)裝置內(nèi)的信號路由。管理模塊與交叉點式交換機連接，并通過建立和/或斷開信號通道之間的連接來操縱數(shù)據(jù)通道。由網(wǎng)絡(luò)裝置接收的物理層信號的路由路徑由交叉點式交換機的配置(即，由信號通道形成的數(shù)據(jù)通道)來限定。

管理模塊響應(yīng)于從外部計算系統(tǒng)接收的配置命令而預(yù)配置交叉點式交換機和處理單元。配置命令獨立于由網(wǎng)絡(luò)裝置所傳送的物理層信號。管理模塊響應(yīng)于接收到的配置命令而在交叉點式交換機內(nèi)建立和/或中斷數(shù)據(jù)通道。

切換模塊有助于經(jīng)由管理接口配置各個通信端口。切換模塊可與管理模塊集成或者實施為獨立的組件。管理接口通?？山?jīng)由獨立的管理網(wǎng)絡(luò)來訪問(通常可經(jīng)由管理模塊訪問)。管理模塊響應(yīng)于經(jīng)由管理接口接收的配置命令將交叉點式交換機內(nèi)的信號通道互連到鏈路通信端口。

處理單元在內(nèi)部路由環(huán)路中與交叉點式交換機連接。多個物理層通道(例如導(dǎo)電軌道、信號軌跡、帶狀線和/或微帶狀線和電線)將信號從交叉點式交換機傳送到處理單元并從處理單元返回到交叉點式交換機。每個物理層通道將交叉點式交換機的單個通道與處理單元處的專用I/O接口鏈接。交叉點式交換機在指定的通信端口和I/O接口之間建立數(shù)據(jù)通道，以經(jīng)由內(nèi)部路由環(huán)路傳送物理層信號。

圖1示出了在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)12中使用的網(wǎng)絡(luò)裝置的實施方式的示意圖。網(wǎng)絡(luò)裝置10可在各種網(wǎng)絡(luò)中實施，包括廣域網(wǎng)，例如因特網(wǎng)、以太網(wǎng)或無限帶寬(Infiniband，TM)網(wǎng)絡(luò)。所示的網(wǎng)絡(luò)裝置10具有多個通信端口，通常由附圖標(biāo)記14至30標(biāo)識。通信端口14至30在網(wǎng)絡(luò)裝置10和外部組件(例如外部計算系統(tǒng))之間傳送數(shù)據(jù)信號。

網(wǎng)絡(luò)裝置包括在通信端口之間傳送物理層信號的交叉點式交換機32。通信端口14至30中的每一個連接到交叉點式交換機內(nèi)的離散信號通道。多個專用物理層通道使通信端口14至30與相應(yīng)的信號通道連接。交叉點式交換機32在各個信號通道之間建立連接以形成離散的可重構(gòu)數(shù)據(jù)通道。該數(shù)據(jù)通道互連相應(yīng)的通信端口14至30以便于信號傳輸。

通信端口之間的直通路由

網(wǎng)絡(luò)裝置10能夠以“直通”路由配置經(jīng)由交叉點式交換機32直接在通信端口之間路由物理層信號。網(wǎng)絡(luò)裝置10通過將指定的通信端口與在交叉點式交換機32內(nèi)的相應(yīng)信號通道之間形成的離散數(shù)據(jù)通道鏈接來促進直通路由。網(wǎng)絡(luò)裝置10能夠在直通路由期間在開放系統(tǒng)互連(OSI)模型的層1(真實物理層網(wǎng)絡(luò))處操作。

直通路由是與協(xié)議無關(guān)的(“協(xié)議不可知”)。物理層信號通過交叉點式交換機32傳送而不解碼或解釋信號元數(shù)據(jù)。盡管聲稱“物理層”或“層1”操作，但是現(xiàn)有的“物理層”裝置通常包括更高級別的信號解釋(例如從傳輸?shù)男盘栔袡z索報頭信息)。更高級別的信號解釋可能需要引入延遲的邏輯操作。

在交叉點式交換機32內(nèi)形成的數(shù)據(jù)通道限定了通過網(wǎng)絡(luò)裝置10的用于物理層信號的路徑。物理層信號經(jīng)由相應(yīng)的數(shù)據(jù)通道從源通信端口路由到目標(biāo)通信端口而不進行處理。圖1中所示的交叉點式交換機32配置為以“一對一”路由配置將端口14和16與專用數(shù)據(jù)通道34連接。由網(wǎng)絡(luò)裝置10形成的數(shù)據(jù)通道易于重構(gòu)。

網(wǎng)絡(luò)裝置10可促進單向和雙向數(shù)據(jù)以“一對一”路由配置來傳送。交叉點式交換機32還可利用互連兩個以上端口的通道來建立“一對多”端口配置。這通過將“源”信號通道連接到交叉點式交換機內(nèi)的多個“目標(biāo)”信號通道來促進。在圖1中還示出了“一對多”路由配置。端口18、20和22通過通道36互連。

“一對多”路由配置是通常使用的，其中數(shù)據(jù)分布均等很重要。來自源通信端口的物理層信號同時以可忽略的區(qū)分傳送到每個目標(biāo)通信端口。網(wǎng)絡(luò)裝置10限制為以直通“一對多”路由配置的單向數(shù)據(jù)傳送。

在本說明書中公開的層1網(wǎng)絡(luò)裝置10的實施方式能夠在寬范圍的比特率上操作。例如，網(wǎng)絡(luò)裝置10可與10BASE5以太網(wǎng)比特率、10BASET以太網(wǎng)比特率、快速以太網(wǎng)、吉比特以太網(wǎng)、10吉比特以太網(wǎng)和100吉比特以太網(wǎng)中的任何一個兼容。

圖1中所示的網(wǎng)絡(luò)裝置10包括有助于交叉點式交換機32的配置的管理模塊50。管理模塊50從外部計算系統(tǒng)接收配置命令。該配置命令限定交叉點式交換機的路由“狀態(tài)”。該管理模塊50響應(yīng)于所接收的配置命令而在交叉點式交換機內(nèi)的信號通道之間建立和/或中斷連接。

影響網(wǎng)絡(luò)裝置10內(nèi)的路由變化的命令可限制到隔離的管理網(wǎng)絡(luò)。典型的配置命令限定了交叉點式交換機32內(nèi)的信號通道連接，以鏈接指定的通信端口并經(jīng)由處理單元啟動內(nèi)部路由。

所示的管理模塊50包括控制系統(tǒng)(例如微處理器或?qū)Ｓ每刂齐娐?和通信接口(例如串行和/或以太網(wǎng)接口52)。控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)裝置10的操作，包括交叉點式交換機32的配置。通信接口將管理模塊連接到外部計算系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)以便于服務(wù)通信(例如診斷交換和配置命令的接收)。

管理模塊50響應(yīng)于從外部計算系統(tǒng)接收的配置命令在交叉點式交換機32內(nèi)建立和/或中斷數(shù)據(jù)通道。這使得能夠在沒有物理交互的情況下配置網(wǎng)絡(luò)裝置10。管理模塊50還可控制安裝到外殼外部上的用于低級故障檢測(例如影響管理模塊通信接口52的故障)的有效標(biāo)記54(例如LED狀態(tài)燈)。

圖4中示出了直通網(wǎng)絡(luò)過程的流程圖。流程圖105表示用于在通信端口之間傳送物理層信號的協(xié)議無關(guān)過程。所示的方法包括四個操作106、107、108、109。在流程圖105中記錄的操作是：

·從外部計算系統(tǒng)接收配置命令(操作106)。該命令獨立于通過該裝置傳送的信號來傳輸，并且可由專用通信接口(例如管理模塊接口52)接收。配置命令限定了用于網(wǎng)絡(luò)裝置的內(nèi)部配置。

·響應(yīng)于接收到的配置命令在網(wǎng)絡(luò)裝置的通信端口之間建立離散數(shù)據(jù)通道(操作107)。配置命令可限定用于網(wǎng)絡(luò)裝置的內(nèi)部配置(例如在操作106中識別的配置命令)或者使得網(wǎng)絡(luò)裝置10、60恢復(fù)到預(yù)定義的默認(rèn)配置(例如初始化狀態(tài)或故障保護配置)。

·在源通信端口接收物理層信號(操作108)。網(wǎng)絡(luò)裝置10、60能夠處理遵守不同協(xié)議的信號，因為傳送物理層信號而不用提取傳輸信息(例如信號報頭)。

·通過離散數(shù)據(jù)通道將物理層信號路由到預(yù)定義的目標(biāo)通信端口。在信號接收之前建立將源通信端口鏈接到目標(biāo)通信端口的數(shù)據(jù)通道，因為獨立于傳送的物理層信號而配置信號傳輸路徑。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)裝置10，60的操作配置滿足調(diào)度信號傳輸所需的路由配置(即，不需要路由改變來傳送調(diào)度傳輸)時，可繞過流程圖的操作106(接收配置命令)。配置命令可傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)裝置10，60以啟動數(shù)據(jù)通道的重構(gòu)。它們還可用于初始化該裝置(盡管網(wǎng)絡(luò)裝置10，60可存儲預(yù)配置的初始化狀態(tài))。

網(wǎng)絡(luò)裝置10，60可以實施補充圖4中總結(jié)的一般網(wǎng)絡(luò)功能的其它操作。這些操作包括：

·響應(yīng)于接收到的配置命令而中斷數(shù)據(jù)通道，以防止物理層信號從源通信端口傳輸?shù)侥繕?biāo)通信端口。

·響應(yīng)于配置命令將目標(biāo)通信端口添加到建立的數(shù)據(jù)通道以擴展來自源通信端口的物理層信號的分布。

·將由服務(wù)端口接收的通信分配到多個客戶端端口；以及

·在路由到目標(biāo)通信端口之前通過執(zhí)行時鐘恢復(fù)和信號再生過程來調(diào)節(jié)接收的物理層信號和/或通過成形退化的物理層信號來調(diào)節(jié)接收的物理層信號。

內(nèi)部信號路由和處理

圖1中所示的網(wǎng)絡(luò)裝置10還能夠在傳輸之前在內(nèi)部處理接收的信號。專用處理單元66促進了內(nèi)部處理操作。典型的內(nèi)部處理操作包括多路復(fù)用、時間標(biāo)記、鏈路質(zhì)量監(jiān)測、入口過濾、服務(wù)質(zhì)量等級限制和傳輸分析(例如數(shù)據(jù)包計數(shù))。處理單元66解碼內(nèi)部路由的物理層信號并處理從信號提取的數(shù)據(jù)。

處理單元66在內(nèi)部路由環(huán)路68中與交叉點式交換機32連接。所示的處理單元66包括處理器66a(通常是集成電路或可編程邏輯器件，例如現(xiàn)場可編程門陣列)和支持處理器66a的互補安裝插座66b。安裝插座66b可釋放地接合處理器66a，給交叉點式交換機32提供物理層接口(經(jīng)由內(nèi)部路由環(huán)路)。所示的路由環(huán)路66將閉合電路中的處理單元66與交叉點式交換機32連接(即，交叉點式交換機32僅使處理單元66與通信端口連接)。安裝插座66b還可使處理器66a與管理模塊50和其它組件(例如電源)連接。處理器66a實施處理單元66的處理功能(例如處理從由交叉點式交換機32接收的物理層信號提取的數(shù)據(jù))。所示的處理單元66的配置使得處理器66a能夠移除用于診斷測試和/或更換(包括一般升級)。

交叉點式交換機32將來自指定通信端口的物理層信號路由到處理單元66。處理的信號經(jīng)由交叉點式交換機從處理單元66路由回到目標(biāo)端口。交叉點式交換機32通過在指定通信端口和處理單元66(由安裝插座66b限定)處的選擇I/O接口之間形成數(shù)據(jù)通道，經(jīng)由內(nèi)部路由環(huán)路68傳送物理層信號。

切換模塊有助于經(jīng)由管理接口配置各個通信端口。切換模塊與圖1所示的管理模塊50集成。管理接口可經(jīng)由管理模塊網(wǎng)絡(luò)接口52訪問。管理模塊50響應(yīng)于經(jīng)由管理接口接收的配置命令而配置該處理單元66，以與指定的通信端口兼容。

切換模塊促進用于經(jīng)由處理單元66路由的各個通信端口的協(xié)議分類。管理模塊50使用用于每個通信端口的協(xié)議分類來配置處理單元66，以與指定的通信端口兼容(包括將處理單元66初始化以解碼經(jīng)由相應(yīng)通信端口接收的信號和/或編碼指定用于相應(yīng)通信端口的信號)。協(xié)議分類可限定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(例如TCP/IP或UDP)或傳輸協(xié)議(快速以太網(wǎng)、吉比特以太網(wǎng)、10吉比特以太網(wǎng)或100吉比特以太網(wǎng))。該網(wǎng)絡(luò)裝置10能夠在非兼容網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間通過協(xié)議轉(zhuǎn)換而互換數(shù)據(jù)。處理單元66通過從由源網(wǎng)絡(luò)接收的物理層信號提取數(shù)據(jù)并利用與指定目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)兼容的通信協(xié)議重新編碼該數(shù)據(jù)來促進協(xié)議轉(zhuǎn)換。網(wǎng)絡(luò)裝置10可針對不兼容的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和/或傳輸協(xié)議實施該過程。

一系列物理層通道將交叉點式交換機32與處理單元66連接。每一個物理層通道將交叉點式交換機內(nèi)的各個信號通道連接到處理單元處的專用I/O接口。一組“發(fā)送”物理層通道限定了在交叉點式交換機32和處理單元66處的各個輸入接口之間傳輸路徑。一組“返回”物理層通道限定了在處理單元66處的輸出接口和交叉點式交換機32內(nèi)的各個信號通道之間的傳輸路徑。理想地，內(nèi)部路由環(huán)路68具有用于每個通信端口的發(fā)送通道和返回通道以優(yōu)化帶寬(盡管其它配置是可能的)。

各個通信端口經(jīng)由來自外部計算系統(tǒng)的命令指定用于內(nèi)部處理。管理模塊50響應(yīng)于接收到的命令來配置交叉點式交換機32和處理單元66。該命令可限定交叉點式交換機32的“狀態(tài)”、規(guī)定內(nèi)部處理操作(由處理單元66實施)、識別由信號使用的通信協(xié)議(以便于限定的處理操作)并提供其它配置參數(shù)(例如用于延遲敏感信號的優(yōu)先等級)。網(wǎng)絡(luò)裝置10促進用于每個通信端口的獨立路由和處理配置。處理單元66對內(nèi)部路由的物理層信號進行解碼、處理提取的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行編碼以傳輸?shù)街付ǖ哪繕?biāo)通信端口。典型的處理操作包括多路復(fù)用、時間標(biāo)記、鏈路質(zhì)量監(jiān)測、入口過濾、服務(wù)質(zhì)量等級限制和數(shù)據(jù)包計數(shù)。

管理模塊50能夠確定網(wǎng)絡(luò)裝置10的內(nèi)部路由配置，其有助于由接收的配置命令指定的內(nèi)部處理。這使得網(wǎng)絡(luò)裝置10能夠優(yōu)化用于指定處理操作的信號通道與I/O接口(在處理單元66處)的互連(在交叉點式交換機32內(nèi))。

與管理模塊50集成的專用路由控制器(未示出)實施路由優(yōu)化算法以確定用于內(nèi)部處理的交叉點式交換機32的路由配置。優(yōu)化算法通常來自處理器66a的處理能力(例如可用的I/O接口和內(nèi)部處理能力)以及由內(nèi)部路由環(huán)路提供的接口帶寬。路由控制器確定用于交叉點使交換機32的路由配置，其優(yōu)化用于內(nèi)部處理操作(例如多路復(fù)用)的處理單元內(nèi)的邏輯塊的利用。管理模塊50使用由路由控制器確定的路由配置，在處理時將物理層信號從指定的通信端口傳送到輸入接口。

在圖8a中示出了具有四個輸入信號161，164，166，169的非結(jié)構(gòu)化多路復(fù)用操作150的框圖代表。所描繪的操作在三個不同的多路復(fù)用級(由多路復(fù)用塊151，152，153表示)中實施。每個級等同于處理器66a內(nèi)的不同邏輯塊?？捎糜诿總€多路復(fù)用級的輸入通道由可編程邏輯器件內(nèi)的邏輯塊的容量限制。所示的邏輯塊(配置為多路復(fù)用器151，152，153)每個都具有四個信號通道輸入。未示出服務(wù)輸入(例如選擇器通道)。

圖8a中所表示的可編程邏輯器件具有十個輸入接口160至169。輸入接口160至169中的每一個通過專用物理層通道連接到交叉點式交換機。交叉點式交換機經(jīng)由物理層通道將物理層信號路由到處理單元。由交叉點時交換機的配置確定用于處理操作的輸入接口集合。管理模塊50通過互連交叉點式交換機內(nèi)的相應(yīng)信號通道而將物理層信號從各個通信端口路由到處理單元處的專用輸入接口。交叉點式交換機配置為將信號路由到圖8a中的四個輸入接口161，164，166，169。

圖8a中所示的多路復(fù)用操作150從四個獨立的輸入接口161，164，166，169產(chǎn)生了單個多路復(fù)用輸出159。來自相應(yīng)輸入接口161，164，166，169的物理層信號在三個復(fù)用級(由多路復(fù)用塊151，152，153表示)上“組合”。第一級多路復(fù)用塊151從單個輸入接口161接收物理層信號。來自第一多路復(fù)用級(多路復(fù)用塊151)的輸出151a與來自第二級多路復(fù)用塊152處的兩個獨立輸入接口164，166的物理層信號組合。第三級多路復(fù)用塊153接收第二多路復(fù)用級(多路復(fù)用塊152)的輸出152a和單個輸入接口169。

一些處理操作的延遲性能可受到用于將物理信號路由到處理單元的輸入接口的選擇的影響。圖8a中所示的多路復(fù)用級151，152，153中的每一個都引起延遲損失。每級的延遲通常歸因于對應(yīng)邏輯塊的固有處理開銷和可編程邏輯器件內(nèi)的所述塊之間的物理層信號的傳輸。所示的多路復(fù)用操作150的總延遲是在每個多路復(fù)用級151，152，153處的各個延遲的累計總數(shù)。

管理模塊50能夠優(yōu)化交叉點式交換機的路由配置以減少處理延遲。圖8b中描繪了優(yōu)化的復(fù)用操作170。所示的多路復(fù)用操作170由來自四個獨立的輸入接口160，161，162，163的單個多路復(fù)用輸出179產(chǎn)生。該輸出179直接來自第一多路復(fù)用塊151。

交叉點式交換機配置為將來自四個獨立通信端口的物理層信號路由到處理單元。管理模塊50在交叉點式交換機內(nèi)為每個指定的通信端口建立“發(fā)送”數(shù)據(jù)通道。發(fā)送通道限定了從相應(yīng)通信端口到處理單元處的專用輸入接口160，161，162，163的傳輸路徑。

指定的通信端口經(jīng)由圖8b中對應(yīng)的輸入接口160，161，162，163與第一多路復(fù)用器級(多路復(fù)用塊151)連接。該路由配置消除了圖8a中所示的后續(xù)多路復(fù)用級(在圖8b所示的多路復(fù)用操作170中未使用第二級152和第三級153多路復(fù)用塊)以及歸因于后續(xù)級的對應(yīng)延遲。

管理模塊50還建立了從處理單元到用于多路復(fù)用輸出179的目標(biāo)通信端口的“返回”數(shù)據(jù)通道。該返回通道限定了從處理單元處的輸出接口到指定的通信端口的傳輸路徑。

管理模塊50使用由路由控制器生成的路由優(yōu)化來組織交叉點式交換機內(nèi)的數(shù)據(jù)通道并配置該處理單元。管理模塊50還可修改可編程邏輯器件的配置，以減少限定的處理操作的延遲。

所示網(wǎng)絡(luò)裝置的結(jié)構(gòu)元件

網(wǎng)絡(luò)裝置10的所示實施方式具有多層印刷電路板38。組件安裝到電路板38上并且通常通過物理層通道40(典型的導(dǎo)電路徑是例如軌道、信號軌跡、帶狀線和/或微帶狀線和電線)彼此互連。所示的印刷電路板38連接到各種安裝的表面和/或通孔組件(包括交叉點式交換機32和安裝插座66b)。

圖2示出了其中可容納印刷電路板38的機架可安裝式外殼44(盡管其它殼體是可能的。圖1中所示的多層電路板38設(shè)置成用于在機架可安裝式外殼內(nèi)水平布置，該機架可安裝式外殼又配置成水平安裝在機架內(nèi)。這種設(shè)置減少了由網(wǎng)絡(luò)裝置使用的機架空間的量。

所示的外殼占據(jù)單個機架插槽。機架可安裝式外殼理想地安裝在機架的頂部位置或底部位置。通常，通信電纜從機架的頂端和底端之一接近數(shù)據(jù)中心中的機架。將外殼安裝在由通信電纜接近的機架端部處可導(dǎo)致相對較少的延遲。

在圖1所示的實施方式中，電源46安裝到印刷電路板38上。電源46由交流電源(通常是相對高的相關(guān)電壓，例如來自電網(wǎng)的110V或240V主電源)產(chǎn)生了用于網(wǎng)絡(luò)裝置組件的DC工作電壓(通常是相對低的電壓，例如12，24或48伏)。在所示的實施方式中，DC調(diào)節(jié)器48(例如開關(guān)模式電源模塊)也安裝到印刷電路板38上。該DC調(diào)節(jié)器48從電源46接收輸出電壓并為與電路板38集成的一組有源導(dǎo)電軌供電。該電源和DC調(diào)節(jié)器也可安裝到與印刷電路板38分離的外殼上。網(wǎng)絡(luò)裝置10還可由其中安裝裝置的機架軌道來供電。

理想地，風(fēng)扇16安裝到電路板38或外殼44上，以調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)裝置組件的溫度。風(fēng)扇提供穿過多層印刷電路板的氣流以提取廢熱。

通信端口14至30中的每一個包括網(wǎng)絡(luò)接口，例如收發(fā)器或?qū)Ｓ冒l(fā)射器和接收器模塊。圖1中示出了收發(fā)器15具有端口14。合適的收發(fā)器模塊包括GBIC、XFP、XAUI和小型可插拔加(SFP+)收發(fā)器。收發(fā)器模塊可與網(wǎng)絡(luò)裝置10集成或形成可互換通信接口的一部分(例如可釋放的光收發(fā)器塊和/或電收發(fā)器塊)。收發(fā)器設(shè)置為與將網(wǎng)絡(luò)裝置10與外部計算設(shè)備連接的物理層通道連接。典型的物理層通道包括光纖網(wǎng)絡(luò)電纜和/或電網(wǎng)電纜(例如銅電纜)。收發(fā)器與物理層通道連接以發(fā)送和接收電磁通信(例如光信號和/或電信號)。

所示的收發(fā)器配置為接合兩個光纖LC連接器。這使得網(wǎng)絡(luò)裝置10能夠通過一個光纖接收電磁通信并且通過另一個光纖來傳輸電磁通信(即，網(wǎng)絡(luò)裝置10使用每個光纖用于單向通信)。收發(fā)器從所接收的光信號生成電信號，并將所生成的電信號傳送到與印刷電路板38集成的電導(dǎo)體。收發(fā)器可支持各種物理層標(biāo)準(zhǔn)，例如以太網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)SONET、光纖通道或其它合適的通信標(biāo)準(zhǔn)。

所示的收發(fā)器被分組并容納在固定到印刷電路板38的SFP籠式外殼17中。外殼17以及相應(yīng)的通信端口鄰近多層印刷電路板38的周邊58設(shè)置?；\式結(jié)構(gòu)提供了在收發(fā)器上的電觸頭和在電路板38上或內(nèi)部形成的導(dǎo)電軌道40(通常是帶狀線和/或微帶狀線軌道)之間的電連接。外殼17還可用作法拉第籠以減少電磁干擾。

交叉點式交換機32與通信端口連接，以促進物理層信號與相應(yīng)收發(fā)信器的交換。由通信端口接收的物理層信號直接傳輸?shù)浇徊纥c式交換機32。交叉點式交換機32使用離散數(shù)據(jù)通道在通信端口之間傳送物理層信號，該離散數(shù)據(jù)通道使用獨立接口而預(yù)先配置(在所示的實施方式中，管理模塊50促進交叉點式交換機56的配置)。

交叉點式交換機56理想地具有以下一些或全部屬性：

·無阻塞交換功能，

·可編程輸入均衡，以及

·輸出預(yù)加重設(shè)置。

由交叉點式交換機32建立的數(shù)據(jù)通道理想地是未注冊的和異步的，使得沒有由交叉點式交換機32施加的相位、頻率或信號模式限制。合適的交叉點式交換機的實施例是VITESSE(TM)VSC3172(可使用其它交叉點式交換機)。

交叉點式交換機32能夠在傳輸?shù)浇邮辗酵ㄐ哦丝谥皩⑽锢韺有盘杺魉偷教幚韱卧?6。所示的交叉點式交換機32和安裝插座66b通過一系列導(dǎo)電路徑(例如軌道、信號軌跡、帶狀線和/或微帶狀線和電線)連接。導(dǎo)電路徑在各個組件之間傳輸物理層信號。安裝插座66b可釋放地支持處理器66a，例如來自Xilinx的Virtex 5FPGA。

網(wǎng)絡(luò)裝置10響應(yīng)于來自外部計算設(shè)備的配置命令在交叉點式交換機內(nèi)建立離散數(shù)據(jù)通道。配置命令獨立于通過網(wǎng)絡(luò)裝置傳送的物理層信號。數(shù)據(jù)通道將網(wǎng)絡(luò)裝置10內(nèi)的組件互連以在外部計算系統(tǒng)之間傳送物理層信號。網(wǎng)絡(luò)裝置10能夠直接在外部系統(tǒng)之間路由物理層信號而無需更高層處理(例如確定來自信號元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)念A(yù)期接收)。信號可同時以“一對多”直通路由配置路由到多個目標(biāo)端口。

服務(wù)端口22指定用于專用廣播應(yīng)用。服務(wù)端口22從廣播服務(wù)器接收廣播通信。剩余的通信端口14至20以及24至30指定用于從廣播服務(wù)器接收通信的客戶端計算系統(tǒng)。這種配置通常用于促進從服務(wù)器到客戶端計算系統(tǒng)的非歧視性數(shù)據(jù)傳播。交叉點式交換機32通常配置為用于服務(wù)器廣播的“一對多”直通路由配置，使得來自服務(wù)器的通信同時從服務(wù)端口22傳送到每個“客戶端”端口。在金融應(yīng)用程序中，廣播服務(wù)器可在限定的時間段內(nèi)傳播用于金融工具(例如股票、衍生產(chǎn)品和期貨)的價格范圍和售出工具的數(shù)量。

所示的服務(wù)端口22設(shè)置在交叉點式交換機32附近。它也相對于剩余的客戶端通信端口居中設(shè)置。這種配置可減少在服務(wù)端口和客戶端端口之間傳送通信的平均延遲。例如，使服務(wù)端口連接到所有客戶端端口的一側(cè)的實施方式可在客戶端端口和服務(wù)端口之間具有較高的平均延遲和最大延遲。使服務(wù)端口盡可能接近交叉點式交換機32可導(dǎo)致延遲的相對減少。

圖1中所示的交叉點式交換機32設(shè)置為調(diào)節(jié)由網(wǎng)絡(luò)裝置接收的劣化通信。在高速通信傳輸期間一定程度的信號劣化通常是不可避免的。信號劣化增加了數(shù)據(jù)錯誤的概率。交叉點式交換機32通過調(diào)整物理層信號的各種頻率分量來成形劣化通信的波形，以盡可能符合期望的波形形狀(通常包括一系列方形脈沖)。交叉點式交換機還可執(zhí)行預(yù)加重程序以補償傳輸期間的預(yù)期損耗。預(yù)加重通常涉及過度驅(qū)動信號的高頻分量。

圖3中示意性地示出了網(wǎng)絡(luò)裝置60的另一實施方式。網(wǎng)絡(luò)裝置60保持圖1所示的裝置10的基本結(jié)構(gòu)和操作。在圖3中使用類似的附圖標(biāo)記來標(biāo)識具有與圖1中標(biāo)識的相應(yīng)組件類似或相同形式和/或功能的組件。

圖3中所示的網(wǎng)絡(luò)裝置60包括評估接收的物理層信號質(zhì)量的信號監(jiān)測單元65。圖3中描繪了集中式信號監(jiān)測單元65。所示的信號監(jiān)測單元65在與標(biāo)樣采樣點有限定偏移量的位置，對經(jīng)由指定通信端口接收的物理層信號進行采樣以評估信號質(zhì)量，并確定接收的物理層信號是否可在采樣點恢復(fù)。還可通過設(shè)置在各個通信端口和交叉點式交換機之間的數(shù)據(jù)路徑上的分布式信號監(jiān)測單元(未示出)來促進該功能。

所示的網(wǎng)絡(luò)裝置60還包括多個專用時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)模塊62。每個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)模塊62連接到通信端口。所示的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)模塊62交流耦合到交叉點式交換機。在所示實施方式中，參考時鐘64安裝到電路板上并且與每個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊連接。電路板內(nèi)的軌道將參考時鐘64與各個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)模塊62連接。時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)模塊62通常包括專用信號監(jiān)測單元。

參考時鐘64產(chǎn)生傳送到各專用時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)模塊的近似頻率參考。時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)模塊62使用內(nèi)部鎖相環(huán)路從信號流中的近似頻率參考和相位對準(zhǔn)過渡而產(chǎn)生時鐘。然后參考可見圖形結(jié)構(gòu)確定采樣相位。時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)模塊再生劣化的信號以減少抖動并且相對于由網(wǎng)絡(luò)裝置60接收的原始信號產(chǎn)生更加開放的視覺范圍。

網(wǎng)絡(luò)裝置10可用于通過發(fā)送來自外部計算系統(tǒng)的配置命令來遠程配置和/或重構(gòu)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)12。圖1和3中所示的網(wǎng)絡(luò)12包括與相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)裝置10，60的服務(wù)端口22連接的廣播服務(wù)器72。多個客戶端系統(tǒng)70，74與客戶端通信端口18，30連接。服務(wù)端口22和客戶端端口18，30可通過發(fā)出適當(dāng)?shù)呐渲妹顏磉h程地鏈接(通過在相應(yīng)端口之間建立數(shù)據(jù)通道)或者與外部計算系統(tǒng)隔離(通過斷開現(xiàn)有的數(shù)據(jù)通道)。這允許將物理層信號從服務(wù)器72傳播到從遠程計算系統(tǒng)操縱的客戶端70，74。

重構(gòu)交叉點式交換機32的配置命令通常由管理模塊50接收和處理。所示的管理模塊50通過專用管理端口52接收配置命令。這些命令可由遠程計算系統(tǒng)發(fā)出，從而允許網(wǎng)絡(luò)裝置10，60保持物理隔離。

在一些應(yīng)用中遠程配置網(wǎng)絡(luò)裝置10，60的能力是期望的。例如，證券交易所可具有托管金融訂單服務(wù)器(多種)和/或參與電子交易網(wǎng)絡(luò)的客戶機的安全數(shù)據(jù)中心。在交易時間通常限制對安全數(shù)據(jù)中心的物理訪問。因此，重構(gòu)電子交易網(wǎng)絡(luò)可能具有的問題是在交易時間期間需要手動干預(yù)。本說明書中公開的網(wǎng)絡(luò)裝置10，60便于通過與分離的管理網(wǎng)絡(luò)上的計算系統(tǒng)通信而在交易時間期間重構(gòu)電子交易網(wǎng)絡(luò)。管理網(wǎng)絡(luò)通常可包括位于數(shù)據(jù)中心遠程的計算系統(tǒng)，而不會違反交易協(xié)議，因為管理網(wǎng)絡(luò)與交易網(wǎng)絡(luò)隔離。網(wǎng)絡(luò)裝置10，60在該示例性應(yīng)用中也是有利的，因為它與當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比以相對少的延遲來操作。這在延遲敏感的環(huán)境中是特別可取的。

圖1和3中所示的網(wǎng)絡(luò)裝置10，60包括客戶端控制器76，其監(jiān)視客戶端系統(tǒng)的不規(guī)則性?？蛻舳丝刂破?6可通過斷開將客戶端系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)12互連的數(shù)據(jù)通道(多個)來隔離表現(xiàn)出不規(guī)則性的客戶端系統(tǒng)?？蛻舳瞬灰?guī)則性通常由應(yīng)用特定參數(shù)來量化?？蛻舳丝刂破骺芍苯颖O(jiān)測指定的參數(shù)或從遠程系統(tǒng)接收更新。

當(dāng)被監(jiān)測的客戶端參數(shù)滿足限定的斷開條件時，客戶端控制器76隔離客戶端系統(tǒng)。金融應(yīng)用程序的斷開條件可包括預(yù)訂前風(fēng)險條件、預(yù)定后風(fēng)險條件和金融訂購系統(tǒng)訂閱條件。在這些情況下斷開數(shù)據(jù)通道會將客戶端系統(tǒng)與金融訂單服務(wù)器斷開連接。“車載”客戶端控制器(例如圖1和3中所示的客戶端控制器)可以是管理單元的集成子模塊或與交叉點式交換機連接(直接地或通過管理模塊間接地)的單獨單元。

客戶端控制器還可由與管理網(wǎng)絡(luò)連接的外部計算系統(tǒng)(即，遠離印刷電路板和外殼44)實施。外部客戶端控制器理想地通過專用管理端口52與管理模塊連接。管理模塊可向外部客戶端控制器傳輸客戶端信息，例如最近客戶端交易行為和客戶端的財務(wù)狀況，以便于遠程客戶端監(jiān)控。

在圖5中示出了數(shù)據(jù)復(fù)制系統(tǒng)80。該復(fù)制系統(tǒng)可在各種環(huán)境中使用以傳播信息。在金融應(yīng)用程序中，復(fù)制系統(tǒng)可與金融訂購系統(tǒng)結(jié)合使用。所示的數(shù)據(jù)復(fù)制系統(tǒng)包括兩個網(wǎng)絡(luò)裝置10，80(主網(wǎng)絡(luò)裝置10和輔助網(wǎng)絡(luò)裝置80)。網(wǎng)絡(luò)裝置10，80都與金融訂單服務(wù)器72的廣播端口82連接。它們還與多個客戶端系統(tǒng)70，74連接。

圖5中所示的輔助網(wǎng)絡(luò)裝置80在內(nèi)部配置為復(fù)制從金融訂單服務(wù)器72接收的物理層信號以用于傳播到客戶端計算系統(tǒng)70，74?！耙粚Χ唷钡闹蓖ㄅ渲檬墙⒃谳o助網(wǎng)絡(luò)裝置80的交叉點式交換機內(nèi)，以將來自金融訂單服務(wù)器72(“一”)的通信傳送到客戶端系統(tǒng)72，74(“多”)。主網(wǎng)絡(luò)裝置10配置用于金融訂單系統(tǒng)72和客戶端計算系統(tǒng)72，74之間的“一對一”雙向通信。

圖5中所示的復(fù)制系統(tǒng)80在延遲敏感的應(yīng)用(例如其中精確的市場信息很關(guān)鍵的金融應(yīng)用程序)中是特別有利的。

在圖6中示出了故障保護計算網(wǎng)絡(luò)90。計算網(wǎng)絡(luò)90包括連接到公共網(wǎng)絡(luò)96的多個服務(wù)器92，94。網(wǎng)絡(luò)96將服務(wù)器92，94互連到多個客戶機98，100。典型的網(wǎng)絡(luò)包括互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)。

通常，服務(wù)器92，94是以相同(或非常相似)的內(nèi)部狀態(tài)維護的確定性計算系統(tǒng)?；顒臃?wù)器92在常規(guī)網(wǎng)絡(luò)操作期間服務(wù)客戶端系統(tǒng)98，100。輔助服務(wù)器94用作“活動備份”。如果活動服務(wù)器92故障，則使備份服務(wù)器94“在線”以代替故障服務(wù)器92為客戶端系統(tǒng)98，100服務(wù)。

所示的計算網(wǎng)絡(luò)90包括根據(jù)本說明書的公開內(nèi)容起作用的低延遲網(wǎng)絡(luò)裝置102。服務(wù)器92和94中的每一個通過專用通信端口93，95與網(wǎng)絡(luò)裝置102連接。交叉點式交換機(與網(wǎng)絡(luò)裝置102集成)建立數(shù)據(jù)通道，其將服務(wù)器通信端口93，95互連到網(wǎng)絡(luò)通信端口97。該網(wǎng)絡(luò)端口97在所示的實施方式中是中心設(shè)置的，服務(wù)器端口93和95設(shè)置在相對側(cè)上。該端口分配使得從網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器92，94的通信(例如由客戶端計算系統(tǒng)98，100放置的存貨訂單)延遲最小化。

故障檢測器104監(jiān)測活動服務(wù)器92的故障。所示故障檢測器104與活動服務(wù)器92和網(wǎng)絡(luò)裝置102連接。故障監(jiān)測器104設(shè)置為檢測服務(wù)器故障并初始化到備份服務(wù)器的故障轉(zhuǎn)移(通常通過向網(wǎng)絡(luò)裝置102發(fā)出故障轉(zhuǎn)移命令)。網(wǎng)絡(luò)裝置102通常通過在備份服務(wù)器端口97與網(wǎng)絡(luò)端口97之間建立數(shù)據(jù)通道來響應(yīng)故障轉(zhuǎn)移命令。網(wǎng)絡(luò)裝置102還可斷開故障服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)端口97之間的數(shù)據(jù)通道以隔離故障服務(wù)器。

在圖7中示出了延遲確定系統(tǒng)110。該系統(tǒng)110包括根據(jù)本說明書的公開內(nèi)容操作的網(wǎng)絡(luò)裝置112。圖7中所描繪的系統(tǒng)示意圖中省略了通信端口，以使得在交叉點式交換機114內(nèi)形成的數(shù)據(jù)通道容易區(qū)分。

網(wǎng)絡(luò)裝置112設(shè)置在將兩個計算系統(tǒng)132，134互連的雙向物理鏈路128，130上。圖7中所示的交叉點式交換機114配置為復(fù)制從計算系統(tǒng)132，134接收的數(shù)據(jù)信號(輸入信號通過通信端口116，122接收)，并將復(fù)制的信號發(fā)送到時間標(biāo)記模塊。

由第一計算系統(tǒng)132發(fā)送的通信由網(wǎng)絡(luò)裝置112使用“一對多”路由配置(由數(shù)據(jù)通道136表示)來復(fù)制。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)112將復(fù)制的信號分別傳送到時間標(biāo)記模塊138和第二計算設(shè)備134。時間標(biāo)記模塊在接收到復(fù)制信號時生成時間標(biāo)記。

從第一計算系統(tǒng)132接收通信信號觸發(fā)了來自第二計算系統(tǒng)134的響應(yīng)通信。由第二計算系統(tǒng)134傳輸?shù)捻憫?yīng)通信類似地由網(wǎng)絡(luò)裝置112復(fù)制和分配。

使用“一對多”路由配置(由數(shù)據(jù)通道136表示)來復(fù)制由第二計算系統(tǒng)134傳輸?shù)捻憫?yīng)信號。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將復(fù)制的信號分別傳送到時間標(biāo)記模塊138和第一計算系統(tǒng)132。時間標(biāo)記模塊在接收到復(fù)制的響應(yīng)信號時產(chǎn)生另一時間標(biāo)記。然后，利用兩個時間標(biāo)記之間的差異以確定網(wǎng)絡(luò)延遲。

在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可對本說明書中描述的實施方式進行改變和/或修改。例如，盡管上述網(wǎng)絡(luò)可包括光和/或電以太網(wǎng)(例如10Mb、40Mb、1Gb、10Gb、40Gb、100Gb、400Gb、1Tb)，但是將理解的是可使用其它網(wǎng)絡(luò)類型和協(xié)議，例如INFINIBAND和WiFi?？商娲鼗蛄硗獾兀粋€或多個連接可替代地是串行端口連接、USB端口連接、火線(TM)端口連接、霹靂(ThunderBolt,TM)端口連接、PCI或PCIe連接、具有或不具有同步光纖網(wǎng)解復(fù)用裝置的SONET(或SDH)連接或者通常任何合適類型的連接。因此，本實施方式在所有方面都被認(rèn)為是說明性的而不是限制性的。

如果有的話，本文所描述的現(xiàn)有技術(shù)不被視為承認(rèn)現(xiàn)有技術(shù)形成任何管轄權(quán)中的公知常識的一部分。

在本發(fā)明的隨后權(quán)利要求和前述描述中，除非上下文由于表達語言或必要的含義另有要求，否則詞語“包括”或例如“包括”或“包含”的變型以具有包容性的意義使用，即指定所述特征的存在，但不排除在本發(fā)明的各種實施方式中存在或添加其它特征。