專利名稱：以太網(wǎng)通信系統(tǒng)、多速率以太網(wǎng)設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以太網(wǎng)系統(tǒng)和方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于頻分復(fù)用高速物理層設(shè)備中的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著標(biāo)準(zhǔn)化傳輸速率以數(shù)量級(jí)的幅度遞增，以太網(wǎng)設(shè)備的能力也在增強(qiáng)。在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)化以太網(wǎng)設(shè)備的傳輸速率已經(jīng)從lOMbit/s增至100Mbit/S，從100Mbit/S 增至mbit/s，甚至最近從Kibit/s增至10(ibit/S。目前正在努力確定將作為以太網(wǎng)性能的下一標(biāo)準(zhǔn)的下一傳輸速率。不論是40(ibit/S還是100(ibit/S，下一傳輸速率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 10(ibit/s。標(biāo)準(zhǔn)化傳輸速率的大幅提高為以太網(wǎng)中可用帶寬的增加提供了巨大便利?？捎脦挼拇蠓鲩L(zhǎng)使得能被各種類型網(wǎng)絡(luò)支持的應(yīng)用得到明顯改變。由于帶寬消耗的減少，阻礙一些應(yīng)用類型的性能障礙也隨之減少。盡管傳輸速率的大幅增長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)了巨大利益，傳輸速率的大幅增長(zhǎng)同樣可能產(chǎn)生阻礙一些應(yīng)用的發(fā)展的其它成本障礙。實(shí)施成本，例如系統(tǒng)復(fù)雜度、物理設(shè)備的改進(jìn)(例如電纜)、增加的能耗等將抵消增長(zhǎng)的傳輸速率帶來(lái)的益處。因此，需要一種在低成本實(shí)施條件下實(shí)現(xiàn)傳輸速率增長(zhǎng)的解決途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于頻分復(fù)用高速物理層設(shè)備的系統(tǒng)和/或方法，以下將結(jié)合至少一副附圖對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述，并在權(quán)利要求書中給出更完整的介紹。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種以太網(wǎng)通信系統(tǒng)，包括
第一基帶以太網(wǎng)發(fā)送器，所述第一基帶以太網(wǎng)發(fā)送器具有確定的信號(hào)機(jī)制并生成位于第一頻譜中的第一輸出；
第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器，所述第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器具有所述確定的信號(hào)機(jī)制并生成第二輸出；
混頻器，用于將所述第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器的所述第二輸出轉(zhuǎn)移(shift)到與所述第一頻譜不同的第二頻譜；以及
合成器，用于將位于所述第一頻譜中所述第一輸出的至少一部分與位于所述第二頻譜中所轉(zhuǎn)移的第二輸出的至少一部分合成以便在單個(gè)線對(duì)上發(fā)送。優(yōu)選地，所述第一基帶以太網(wǎng)發(fā)送器是10GBASE-T發(fā)送器。優(yōu)選地，所述第一基帶以太網(wǎng)發(fā)送器被分配到第一端口，所述第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器被分配到第二端口，所述第二端口相對(duì)所述第一端口獨(dú)立尋址。優(yōu)選地，所述第一和第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器被分配到同一端口。優(yōu)選地，所述第一和第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器是10GBASE-T發(fā)送器，且所述第一和第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器被分配到同一 40G端口。
優(yōu)選地，所述第一和第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器其中之一除了活躍狀態(tài)，還具有低功率狀態(tài)，進(jìn)入所述低功率狀態(tài)以便在所述第一和第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器中的另一個(gè)保持在活躍狀態(tài)時(shí)節(jié)省功率。優(yōu)選地，所述第一和第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器與控制器集成在一起。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種多速率以太網(wǎng)設(shè)備，包括
多個(gè)基帶以太網(wǎng)發(fā)送器，所述多個(gè)基帶以太網(wǎng)發(fā)送器中的每一個(gè)使用同一確定的信號(hào)機(jī)制并生成多個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出；
多個(gè)混頻器，所述多個(gè)混頻器用于生成多個(gè)頻移的輸出，所述多個(gè)頻移的輸出中的每一個(gè)分別具有不同的頻譜；以及
合成器，用于將所述多個(gè)頻移的輸出中的每一個(gè)的至少一部分合成以便在單個(gè)線對(duì)上發(fā)送，
其中所述多速率以太網(wǎng)設(shè)備具有第一工作模式和第二工作模式，在所述第一工作模式中所述多個(gè)基帶以太網(wǎng)發(fā)送器全都是活躍的，在所述第二工作模式中所述多個(gè)基帶以太網(wǎng)發(fā)送器只有一部分是活躍的。優(yōu)選地，所述多個(gè)基帶以太網(wǎng)發(fā)送器中的每一個(gè)都是10GBASE-T發(fā)送器，且所述第一工作模式能用40G發(fā)送，所述第二工作模式能用IOG發(fā)送。優(yōu)選地，在啟動(dòng)所述多速率以太網(wǎng)設(shè)備時(shí)選擇所述第一工作模式和所述第二工作模式其中之一。優(yōu)選地，根據(jù)包含所述單個(gè)線對(duì)在內(nèi)的電纜的類型選擇所述第一工作模式和所述
第二工作模式其中之一。優(yōu)選地，所述多速率以太網(wǎng)設(shè)備工作時(shí)能夠在所述第一工作模式和所述第二工作模式間切換以便于節(jié)省功率。優(yōu)選地，所述多個(gè)基帶以太網(wǎng)發(fā)送器與控制器集成在一起。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于發(fā)送端通信設(shè)備中的方法，包括 在線對(duì)的第一頻譜中發(fā)送第一基帶以太網(wǎng)發(fā)送器的輸出；
在所述線對(duì)的第二頻譜中發(fā)送第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器的輸出； 確定包含所述線對(duì)在內(nèi)的鏈路的使用率是否低于閾值；以及
當(dāng)所述確定過(guò)程表明所述鏈路的所述使用率低于所述閾值時(shí)，將所述第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器從活躍狀態(tài)轉(zhuǎn)換為低功率狀態(tài)，所述轉(zhuǎn)換過(guò)程至少暫時(shí)減少了所述第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器對(duì)所述第二頻譜的使用。優(yōu)選地，所述發(fā)送包括以IOG速率發(fā)送。優(yōu)選地，由所述第一和第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器進(jìn)行的所述發(fā)送使用同一信號(hào)機(jī)制。


為了描述能夠獲得本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點(diǎn)及特征的方法，將參考附圖中示出的具體實(shí)施例給出本發(fā)明上述簡(jiǎn)要說(shuō)明的詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖只是本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不被認(rèn)作對(duì)本發(fā)明范圍的限制，將通過(guò)使用下列附圖描述并解釋本發(fā)明的其它特點(diǎn)和細(xì)節(jié)圖1是OSI分層的示意圖； 圖2是典型以太網(wǎng)物理層設(shè)備的示意圖； 圖3是以太網(wǎng)物理層設(shè)備中頻分復(fù)用的典型實(shí)施例的示意圖； 圖4是頻分復(fù)用的以太網(wǎng)物理層設(shè)備使用的典型頻譜的示意圖； 圖5是本發(fā)明的處理流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)討論本發(fā)明的各種實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，雖然所討論的是特定的實(shí)施例， 但這僅是為舉例說(shuō)明的目的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知悉，也可使用其它的組件和配置，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。以太網(wǎng)已經(jīng)成為一種應(yīng)用于各種環(huán)境(包括雙絞線、背板和光纖應(yīng)用)中的日益普及的技術(shù)。以太網(wǎng)所固有的簡(jiǎn)單性質(zhì)使得該技術(shù)可應(yīng)用于各種媒介、各種速率和各種距離中。這些特征使以太網(wǎng)成為一種跨越高速實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)、商業(yè)網(wǎng)絡(luò)甚至客戶網(wǎng)絡(luò)的可行的技術(shù)選擇。隨著以太網(wǎng)的普及，其規(guī)模效益也越來(lái)越引人注意。因此，得到簡(jiǎn)單、低成本的以太網(wǎng)解決途徑是便于繼續(xù)其擴(kuò)大使用的重要因素。注意，以太網(wǎng)傳輸速率已經(jīng)得到迅猛發(fā)展，在新一代以太網(wǎng)設(shè)備中可以使用的傳輸速率已經(jīng)以數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)。但是，傳輸速率的大幅增長(zhǎng)帶來(lái)了一些實(shí)施成本，因此系統(tǒng)復(fù)雜度的增加、物理設(shè)備改進(jìn)(例如電纜)成本的增加、功耗的增加等抵消了傳輸速率增加帶來(lái)的益處?？紤]下一代以太網(wǎng)設(shè)備(例如40(ibit/S或100(ibit/S)時(shí)，這些實(shí)施成本代表了實(shí)際設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)。目前還沒(méi)有確定針對(duì)雙絞線應(yīng)用的40(ibit/S或100(ibit/S以太網(wǎng)設(shè)備。但是，技術(shù)發(fā)展的步伐決定該以太網(wǎng)設(shè)備即將問(wèn)世。由于從10(ibit/s到40(}bit/s或100(}bit/s的帶寬增長(zhǎng)是巨大的，這種改進(jìn)的解決途徑的實(shí)施成本的增長(zhǎng)也是巨大的。由于基于該技術(shù)的低成本接口的需要時(shí)間來(lái)發(fā)展，這種實(shí)施成本決定了必須使用低速率。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種物有所值的解決途徑，使得能夠通過(guò)結(jié)構(gòu)化電纜 (structured cabling)進(jìn)行下一代傳輸(即傳輸速率高于KXibit/s)。為了說(shuō)明本發(fā)明的特征，首先參考圖1，圖1示出了 ISO開放系統(tǒng)互聯(lián)(Open System Interconnection, OSI) 參考模型以及它與IEEE802. 3分層的對(duì)應(yīng)。如圖所示，PHY包括物理編碼子層(PCS)、物理媒介附加子層(physical medium attachment，PMA)、物理媒介關(guān)聯(lián)層(Physical Media Dependent，PMD)以及自動(dòng)協(xié)商 (AN)0 PHY通過(guò)媒介相關(guān)接口(MDI)與雙絞線連接。如圖所示，物理層(通常稱作PHY)包括物理編碼子層(PCS)、物理媒介附加(PMA)、 物理媒介關(guān)聯(lián)層(PMD)以及自動(dòng)協(xié)商(AN)。如圖所示，PCS與協(xié)調(diào)子層(reconciliation sublayer，RS)連接，RS提供接口 110與MAC層間的信號(hào)映射。在各種實(shí)例中，接口 110可以基于連接單元接口(AUI)、媒介無(wú)關(guān)接口(Mil)、串行Mil (SMII)、簡(jiǎn)化Mil (RMII)、千兆 Mil (GMII)、簡(jiǎn)化 GMII (RGMII)、串行 GMII (SGMII)、四串行千兆 Mil (QSGMII)UO 千兆 MII (XGMII)、SXGMII、XFI、10-Gbps AUI (XAUI)、40 千兆 Mil (XLGMII)、40_Gbps AUI (XLAUI)、 100千兆Mil (CGMII)UOGbps AUI (CAUI)等。在各種實(shí)施例中，PHY的一個(gè)或多個(gè)部分可以在MAC內(nèi)部或外部。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在MAC/PHY間使用擴(kuò)展器(extender)，例如 XAUI擴(kuò)展子層(XGXS)或XFI。對(duì)于更高的傳輸速率，還可以確定類似的擴(kuò)展器，例如XLAUI 禾口 CAUI。一般而言，PMA從物理媒介中提取PCS。因此，PCS可以不知媒介類型。PMA的主要功能包括對(duì)應(yīng)PCS和PMA間的發(fā)送及接收代碼組，并串行化(serialization) /反串行化(deserialization)代碼組以便下層PMD上的發(fā)送/接收，根據(jù)PMD提供的編碼數(shù)據(jù)(例如4B/5B、8B/10B、64B/65B、64B/66B等)恢復(fù)時(shí)鐘，以及對(duì)應(yīng)PMA和PMD間的發(fā)送和接收位 (bits)。PMD通常用于根據(jù)所連接的物理媒介的本質(zhì)生成電學(xué)或光學(xué)信號(hào)。PMD信號(hào)被發(fā)送給媒介相關(guān)接口(MDI)，MDI是針對(duì)所支持的各種媒體的實(shí)際連接媒介(包含連接器)。一般而言，AN提供鏈接的設(shè)備，該設(shè)備具有檢測(cè)鏈路另一端的設(shè)備所支持的能力 (運(yùn)行模式)、確定常用能力以及配置聯(lián)合運(yùn)行的功能。典型地，AN處理過(guò)程確定了兩個(gè)PHY 設(shè)備共享的最佳運(yùn)行模式(或最常用標(biāo)準(zhǔn))。這里，可以確定不同運(yùn)行模式間的特定優(yōu)先級(jí)， 例如，高速優(yōu)于低速，在同一速率全雙工優(yōu)于半雙工。AN還可以不對(duì)等地應(yīng)用于鏈路。在一個(gè)實(shí)施例中，AN可被設(shè)計(jì)為支持多模。例如，AN可被設(shè)計(jì)為不僅支持標(biāo)準(zhǔn)的 10Mbit/s、100Mbit/s、lGbit/s 和 10Gbit/s 運(yùn)行模式，還通過(guò)結(jié)構(gòu)化電纜支持 40Gbit/sPHY 運(yùn)行模式。在另一個(gè)實(shí)施例中，AN可以被設(shè)計(jì)為從運(yùn)行模式的復(fù)數(shù)集中進(jìn)行選擇，運(yùn)行模式的復(fù)數(shù)集不僅包括上述標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行模式，還包括非標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行模式(例如通過(guò)結(jié)構(gòu)化電纜進(jìn)行2. 5(;bit/S、5(ibit/S等速率的傳輸)。在又另一實(shí)施例中，AN可被用來(lái)自動(dòng)協(xié)商到不同速率。這里，每個(gè)PHY可以測(cè)試信道并交換有關(guān)信道的信息(例如電纜類型、電纜長(zhǎng)度等)， 這些信息可被用來(lái)選擇特定運(yùn)行模式。在各種實(shí)例中，AN處理過(guò)程可以在檢測(cè)到第7A類電纜時(shí)選擇40(ibit/S傳輸速率，在檢測(cè)到第6A類電纜時(shí)選擇10(ibit/S傳輸速率，檢測(cè)到 15米長(zhǎng)第6A類電纜時(shí)選擇40(ibit/S傳輸速率等。一般而言，AN處理過(guò)程可被設(shè)計(jì)為不僅根據(jù)PHY本身的功能，還根據(jù)其間特定的通信信道的功能來(lái)選擇運(yùn)行模式。由于可提供的電纜的種類繁多，運(yùn)行模式的種類也有很多。隨著以太網(wǎng)PHY技術(shù)的發(fā)展，電纜技術(shù)也得到了發(fā)展。為了有利于更高的傳輸速率，對(duì)電纜、連接器和磁性元件質(zhì)量的更嚴(yán)格的限制將決定對(duì)現(xiàn)有設(shè)施的取代?，F(xiàn)有各種類型的以太網(wǎng)兼容電纜。例如，第3類非屏蔽雙絞線表示的性能特點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)10BASE-T傳輸而不能實(shí)現(xiàn)100BASE-TX傳輸，100BASE_TE傳輸需要第5類或第k類電纜表示的性能特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。后來(lái)定義了第6類電纜作為支持1000BASE-T運(yùn)行的電纜標(biāo)準(zhǔn)。 自那時(shí)起，電纜發(fā)展導(dǎo)致了能支持高達(dá)mhz頻率的改進(jìn)型第6A類、第7類、第7A類電纜以及能支持高達(dá)2(ihZ及更高頻率的增強(qiáng)型7A或更新的電纜的產(chǎn)生。雙絞線鏈路上的傳輸速率與信道條件相關(guān)，而信道條件本身又與電纜類型、電纜長(zhǎng)度、連接器等相關(guān)。如上所述，更新的增強(qiáng)型7A電纜具有高達(dá)2(ihZ的帶寬，這樣大的帶寬被認(rèn)為足以支持40GBASE-T傳輸。本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是，通過(guò)促進(jìn)對(duì)現(xiàn)有以太網(wǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)用這一解決途徑， 可以降低下一代組件的發(fā)展招致的實(shí)施成本和其它發(fā)展成本。例如，參考圖2，圖2示出了用于10GBASE-T運(yùn)行的現(xiàn)有以太網(wǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)。如圖所示，PHY收發(fā)器包括MAC I/F 210,MAC I/F 210被設(shè)計(jì)為支持例如XGMII或XAUI接口。在發(fā)送端，PHY收發(fā)器可以包括PCS編碼221、加擾器222、低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC) 223、1觀雙方(DSQ)映射器224、預(yù)編碼器225、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 226以及混合器(Hybrid) 2400相應(yīng)地，在接收端，混合器240接收的信號(hào)由可變?cè)鲆娣糯笃?VGA) 237、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 236、 串?dāng)_(Xtalk)消除器及均衡器235、128DSQ軟式?jīng)Q議(Soft Decisions)234、LDPC解碼233、 解擾器232以及PCS解碼231進(jìn)行處理，且PCS解碼231將信號(hào)傳送給MAC I/F 210。在本發(fā)明中，期望在下一代設(shè)備中復(fù)用現(xiàn)有PHY收發(fā)器(例如如圖2所示的)。這種結(jié)構(gòu)復(fù)用可以提供一種簡(jiǎn)單的方法，在該方法中，可以增加傳輸容量，而不需要承擔(dān)轉(zhuǎn)換為支持下一代傳輸速率的新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的大額成本增長(zhǎng)。圖3示出了利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的一個(gè)典型實(shí)施例。如圖所示，解復(fù)用器310接收一個(gè)發(fā)送(TX)數(shù)據(jù)流并輸出4個(gè)解復(fù)用的數(shù)據(jù)流給基帶發(fā)送器322、324、326、328。在一個(gè)實(shí)例中，接收的TX數(shù)據(jù)流是40(ibit/S數(shù)據(jù)流，且4個(gè)解復(fù)用的數(shù)據(jù)流分別是10(ibit/S數(shù)據(jù)流。 需要注意的是，本發(fā)明的原理不與數(shù)據(jù)傳輸速率的特定組合相關(guān)。例如，可以使用不同比例的解復(fù)用來(lái)匹配所給基帶發(fā)送器集。利用40(ibit/S數(shù)據(jù)流的例子，解復(fù)用器310被設(shè)計(jì)為產(chǎn)生4個(gè)10(ibit/S解復(fù)用的數(shù)據(jù)流。每個(gè)10(ibit/S解復(fù)用數(shù)據(jù)流可以由實(shí)施現(xiàn)有IOG結(jié)構(gòu)(例如圖2所示的)的基帶發(fā)送器322、324、326、3沘進(jìn)行處理。實(shí)際上，每個(gè)基帶發(fā)送器322、324、326、3沘分別可以實(shí)施現(xiàn)有10GBASE-T信號(hào)機(jī)制。基帶發(fā)送器322、324、326、328的輸出被傳遞給對(duì)應(yīng)的混頻器(mixer) 332、3；34、 336、338?；祛l器332、334、336、338被設(shè)計(jì)為實(shí)施頻分復(fù)用機(jī)制，其中至少基帶發(fā)送器324、 326、328的輸出被頻移至雙絞線通信信道的頻譜的不同部分。圖4示出了利用頻分復(fù)用通過(guò)增強(qiáng)型7A電纜發(fā)送的40(ibit/S數(shù)據(jù)流的頻譜的實(shí)例。如上所述，增強(qiáng)型7A電纜具有大約2(ihZ帶寬。每個(gè)10GBASE-T基帶發(fā)送器將需要接近 400Mhz帶寬。在圖示的例子中，2Ghz頻譜可以被分成4個(gè)500Mhz頻帶1_4，其中每個(gè)500Mhz 頻帶分別被設(shè)計(jì)為承載一個(gè)基帶發(fā)送器的輸出。對(duì)于可用范圍0-400MhZ、500-900MhZ、 1000-1400Mhz以及1500-1900Mhz，基帶發(fā)送器的頻移的輸出之間包含有大約IOOMhz空間。 需要注意的是，可用頻譜與所選電纜相關(guān)，選擇電纜是為了有利于所給數(shù)目及組合的基帶發(fā)送器，其聯(lián)合運(yùn)行模式將產(chǎn)生預(yù)期的吞吐量。如圖3所示，接收端包括用于從不同頻帶捕捉基帶信號(hào)的混頻器342、344、346、 ；348。然后，將混頻器342、344、346、348的輸出提供給對(duì)應(yīng)的基帶接收器352、354、356、358。 圖2示出了能被基帶接收器352、354、356、358使用的10GBASE-T接收器的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)?；鶐Ы邮掌?52、354、356、358的輸出被提供給復(fù)用器360，復(fù)用器360生成接收的40(ibit/S數(shù)據(jù)流。如上所述，雙絞線信道的頻分復(fù)用促進(jìn)了結(jié)構(gòu)復(fù)用。這種結(jié)構(gòu)復(fù)用實(shí)現(xiàn)了高效擴(kuò)展機(jī)制(scaling mechanism)，該機(jī)制降低了下一代以太網(wǎng)設(shè)備的大額實(shí)施成本。當(dāng)然， 擴(kuò)展機(jī)制的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以高效轉(zhuǎn)換為中間速率而不是下一最高標(biāo)準(zhǔn)的速率。例如，通過(guò)使用兩個(gè)10(ibit/S基帶發(fā)送器與接收器集，就可以在具有Kihz帶寬的電纜設(shè)施上支持 20(ibit/S鏈路速率。因此實(shí)現(xiàn)了低成本的逐步過(guò)渡(migration)途徑。需要注意，在一個(gè)實(shí)施例中，不需解復(fù)用器310和復(fù)用器360也能使用頻分復(fù)用的機(jī)制。在該實(shí)施例中，基帶發(fā)送器322、324、326、3觀可被用作支持4個(gè)獨(dú)立10(ibit/S信道
8的集成4-PHY芯片的一部分，并包括控制器、開關(guān)、緩沖器、連接器等。這里，頻分復(fù)用機(jī)制從一根線引出4根獨(dú)立的虛擬線，有效地將電纜的容量增至4倍。在另一個(gè)使用解復(fù)用器310和復(fù)用器360的實(shí)施例中，40(ibit/SPHY可以支持多模。這里，對(duì)于40Gbit/s模式，可以使用所有4個(gè)基帶發(fā)送器322、324、326、328，而對(duì)于 10(ibit/S模式，只可使用一個(gè)基帶發(fā)送器(例如322)。若上述一個(gè)基帶發(fā)送器還支持傳統(tǒng)模式(legacy modes)(標(biāo)準(zhǔn)的和/或非標(biāo)準(zhǔn)的)，那么該以太網(wǎng)設(shè)備還可以支持其它模式(例如 5Gbit/s、2. 5Gbit/s、lGbit/s、100Mbit/s、10Mbit/s 模式)。AN可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種運(yùn)行模式的選擇，該AN支持從頻分復(fù)用的40(ibit/S運(yùn)行模式、非復(fù)用的10(ibit/S運(yùn)行模式以及現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的/非標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行模式中選擇的運(yùn)行模式。圖5示出了高效節(jié)能以太網(wǎng)(EEE)應(yīng)用，其中可以使用多種模式的頻分復(fù)用設(shè)備。 如上所述，能量成本是任何實(shí)施中的首要考慮因素，由其是那些支持更高傳輸速率的。由于能量成本持續(xù)升級(jí)趨勢(shì)在近些年來(lái)已經(jīng)加劇，能量效率成為以太網(wǎng)設(shè)備中的首要考慮因素。如圖5所示，EEE處理過(guò)程開始于步驟502，其中頻分復(fù)用的以太網(wǎng)設(shè)備被配置為運(yùn)行狀態(tài)。例如在啟動(dòng)時(shí)，頻分復(fù)用的以太網(wǎng)設(shè)備可以被配置為使用4個(gè)IOG基帶發(fā)送器的40G運(yùn)行模式。頻分復(fù)用的以太網(wǎng)設(shè)備被配置為40G運(yùn)行模式后，該處理過(guò)程將繼續(xù)于步驟504，其中對(duì)鏈路使用量進(jìn)行監(jiān)視。一般而言，用于確定何時(shí)進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)、進(jìn)入哪種節(jié)能狀態(tài)(即節(jié)能水平)、在該節(jié)能狀態(tài)停留多長(zhǎng)時(shí)間、從上一節(jié)能狀態(tài)轉(zhuǎn)換到哪種節(jié)能狀態(tài)等的EEE控制策略可以監(jiān)視鏈路使用量。EEE控制策略實(shí)體可以包括能夠與一個(gè)或多個(gè)層(包括PHY、MAC、交換層或主機(jī)中其它子層的一些部分)互操作的軟件代碼。在一個(gè)實(shí)施例中，EEE控制策略在PHY中。EEE 控制策略實(shí)體可以分析物理鏈路上的流量，以及分析自己里面的或鏈路伙伴里面的數(shù)據(jù)的運(yùn)行和/或處理。以這種方式，EEE控制策略實(shí)體可以交換來(lái)自或關(guān)于OSI層次體系的一層或多層的信息，以便建立和/或?qū)嵤〦EE控制策略?；谲浖腅EE控制策略可以被設(shè)計(jì)為將IT管理器、缺省(default)軟件配置、鏈路本身的流量帶寬的性質(zhì)、當(dāng)日時(shí)間或其它固定參數(shù)集所建立的靜態(tài)設(shè)置的組合作為其決議的基礎(chǔ)。例如，EEE控制策略可以被設(shè)計(jì)為檢測(cè)端口、隊(duì)列、緩沖器等的空閑或非空閑條件以確定是轉(zhuǎn)向還是轉(zhuǎn)自一種節(jié)能狀態(tài)。在步驟506，當(dāng)鏈路使用量被監(jiān)視時(shí)，確定被監(jiān)視的鏈路使用量是否暗示需要進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。若確定不需狀態(tài)轉(zhuǎn)換，該過(guò)程將繼續(xù)于監(jiān)視鏈路使用量。但是，若確定需要進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，該過(guò)程將返回步驟502，在步驟502中，配置頻分復(fù)用的以太網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。 這里，頻分復(fù)用的以太網(wǎng)設(shè)備可以被配置為從前一活躍40G狀態(tài)轉(zhuǎn)換為低功率狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)降低至少一個(gè)IOG基帶發(fā)送器信道的功耗可以配置頻分復(fù)用的以太網(wǎng)設(shè)備的低功率狀態(tài)。降低的功耗可以由至少一個(gè)IOG基帶發(fā)送器信道的傳輸速率的減少來(lái)表示。在各種實(shí)例中，可以關(guān)閉其中一個(gè)較高頻移輸出(例如，基帶發(fā)送器324、326、328 產(chǎn)生的)基帶發(fā)送器以便產(chǎn)生30G吞吐量，或在第二基帶發(fā)送器選擇5G運(yùn)行模式時(shí)關(guān)閉其中一個(gè)基帶發(fā)送器以便產(chǎn)生25G吞吐量，或只開啟其中一個(gè)基帶發(fā)送器以便產(chǎn)生唯一活躍的基帶發(fā)送器所選運(yùn)行模式的吞吐量(例如10G、5G、2.5G、1G、100M、10M)。頻分復(fù)用的以太網(wǎng)設(shè)備可以繼續(xù)停留在所選低功率運(yùn)行模式，直至鏈路使用量暗示需要返回活躍的40G運(yùn)行狀態(tài)。
如上所述，頻分復(fù)用的以太網(wǎng)設(shè)備在啟動(dòng)或活躍運(yùn)行時(shí)可以支持多種運(yùn)行模式， 該多種運(yùn)行模式可支持不同配置。實(shí)現(xiàn)了高效擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)復(fù)用可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式的復(fù)雜性。需要注意，上述40G/10G例子不用于限制結(jié)構(gòu)復(fù)用提供的可擴(kuò)展性。例如，可以使用M個(gè)IG基帶發(fā)送器來(lái)制造頻分復(fù)用的M*G以太網(wǎng)設(shè)備。還需注意，本發(fā)明的原理并不被解釋為限制于圖2所示的IOG例子。更一般地，本發(fā)明的原理可以應(yīng)用于任意現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，包括lOMbit/s、100Mbit/S、Kibit/s、10(ibit/S (例如 10GBASE-KR、KX4、CRl)、40Gbit/s(例如 40GBASE-CR4)、100Gbit/s(例如 100GBASE-CR10) 等系統(tǒng)。就此而言，本發(fā)明的原理還可以應(yīng)用于各種標(biāo)準(zhǔn)的、非標(biāo)準(zhǔn)的(例如2. 5(ibit/S、 5Gbit/s、20Gbit/s、25Gbit/sJ8Gbit/s 等)或未來(lái)的(例如 40Gbit/s、100Gbit/s、250Gbit/ s,400Gbit/sU000Gbit/s等)鏈路速率的系統(tǒng)中。本發(fā)明的原理還可以應(yīng)用于共享媒體鏈路(例如無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON))和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(P2P)光纖網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以根據(jù)信道診斷發(fā)現(xiàn)的信道性質(zhì)(例如電纜類型、電纜長(zhǎng)度、 捆綁限制等)生成可變速的頻分復(fù)用的以太網(wǎng)設(shè)備。然后，可以使用該信息選擇特定數(shù)目及組合的基帶發(fā)送器/接收器(及不需相同)以便獲得相對(duì)特定信道的所需帶寬。一般而言， 特定設(shè)備實(shí)施與所使用的基帶發(fā)送器/接收器、可用電纜帶寬數(shù)量、可用電纜帶寬(例如載波空間)使用效率等相關(guān)。值得注意的是，本發(fā)明的原理還可以不對(duì)等地應(yīng)用于鏈路。通過(guò)上面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的各個(gè)方面對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。盡管上面描述了本發(fā)明的一些突出特征，但本發(fā)明還可以具備其它實(shí)施例，并可以通過(guò)各種方法實(shí)踐及貫徹，這些方法在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀完公開的發(fā)明內(nèi)容后將是顯而易見(jiàn)的，因此不能認(rèn)為上述描述窮盡了類似其它實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的措辭和術(shù)語(yǔ)是為了描述的目的，而不應(yīng)作為限制。
權(quán)利要求
1.一種以太網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于，包括第一基帶以太網(wǎng)發(fā)送器，所述第一基帶以太網(wǎng)發(fā)送器具有確定的信號(hào)機(jī)制并生成位于第一頻譜中的第一輸出；第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器，所述第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器具有所述確定的信號(hào)機(jī)制并生成第二輸出；混頻器，用于將所述第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器的所述第二輸出轉(zhuǎn)移到與所述第一頻譜不同的第二頻譜；以及合成器(combiner)，用于將位于所述第一頻譜中所述第一輸出的至少一部分與位于所述第二頻譜中所轉(zhuǎn)移的第二輸出的至少一部分合成以便在單個(gè)線對(duì)上發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一基帶以太網(wǎng)發(fā)送器是10GBASE-T 發(fā)送器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一基帶以太網(wǎng)發(fā)送器被分配到第一端口，所述第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器被分配到第二端口，所述第二端口相對(duì)所述第一端口獨(dú)立尋址。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器其中之一除了活躍狀態(tài)，還具有低功率狀態(tài)，進(jìn)入所述低功率狀態(tài)以便在所述第一和第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器中的另一個(gè)保持在活躍狀態(tài)時(shí)節(jié)省功率。
5.一種多速率以太網(wǎng)設(shè)備，其特征在于，包括多個(gè)基帶以太網(wǎng)發(fā)送器，所述多個(gè)基帶以太網(wǎng)發(fā)送器中的每一個(gè)使用同一確定的信號(hào)機(jī)制并生成多個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出；多個(gè)混頻器，所述多個(gè)混頻器用于生成多個(gè)頻移的輸出，所述多個(gè)頻移的輸出中的每一個(gè)分別具有不同的頻譜；以及合成器，用于將所述多個(gè)頻移的輸出中的每一個(gè)的至少一部分合成以便在單個(gè)線對(duì)上發(fā)送，其中所述多速率以太網(wǎng)設(shè)備具有第一工作模式和第二工作模式，在所述第一工作模式中所述多個(gè)基帶以太網(wǎng)發(fā)送器全都是活躍的，在所述第二工作模式中所述多個(gè)基帶以太網(wǎng)發(fā)送器只有一部分是活躍的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)基帶以太網(wǎng)發(fā)送器中的每一個(gè)都是10GBASE-T發(fā)送器，且所述第一工作模式能用40G發(fā)送，所述第二工作模式能用IOG發(fā)送。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，在啟動(dòng)所述多速率以太網(wǎng)設(shè)備時(shí)選擇所述第一工作模式和所述第二工作模式其中之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，根據(jù)包含所述單個(gè)線對(duì)在內(nèi)的電纜的類型選擇所述第一工作模式和所述第二工作模式其中之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述多速率以太網(wǎng)設(shè)備工作時(shí)能夠在所述第一工作模式和所述第二工作模式間切換以便于節(jié)省功率。
10.一種用于發(fā)送端通信設(shè)備中的方法，其特征在于，包括在線對(duì)的第一頻譜中發(fā)送第一基帶以太網(wǎng)發(fā)送器的輸出；在所述線對(duì)的第二頻譜中發(fā)送第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器的輸出；確定包含所述線對(duì)在內(nèi)的鏈路的使用率是否低于閾值；以及當(dāng)所述確定過(guò)程表明所述鏈路的所述使用率低于所述閾值時(shí)，將所述第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器從活躍狀態(tài)轉(zhuǎn)換為低功率狀態(tài)，所述轉(zhuǎn)換過(guò)程至少暫時(shí)減少了所述第二基帶以太網(wǎng)發(fā)送器對(duì)所述第二頻譜的使用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于頻分復(fù)用高速物理層設(shè)備的方法和系統(tǒng)。下一代以太網(wǎng)設(shè)備可以通過(guò)復(fù)用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)而生成。通過(guò)多個(gè)載體上的頻分復(fù)用可以在所給線對(duì)上支持現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的多個(gè)實(shí)例。所述多個(gè)實(shí)例可以實(shí)現(xiàn)多種能支持不同配置、各種速率以及高效節(jié)能以太網(wǎng)的模式。
文檔編號(hào)H04L12/28GK102164062SQ20111004041
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月18日
發(fā)明者斯科特·鮑威爾, 韋爾·威廉·戴博 申請(qǐng)人:美國(guó)博通公司