-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Datenübertragung zwischen einer Bitübertragungsschichtvorrichtung
(PHY) und einer Higher-Layer-Vorrichtung (z. B. einem Media Access
Controller oder MAC).
-
Hintergrund
der Technik
-
Die
herkömmliche
Netzwerkkommunikation umfasst die Verwendung von wenigstens zwei
Bitübertragungsschichtvorrichtungen,
die über
einen physikalischen Kanal kommunizieren. Derartige Bitübertragungsschichtvorrichtungen
werden typischerweise als PHY-Vorrichtungen (Physical-Layer-Vorrichtungen)
oder einfach als PHYs bezeichnet. Jede PHY benötigt normalerweise einen Media
Access Controller oder MAC, an den sie angeschlossen ist und der
den Betrieb der PHY steuert.
-
Beispiele
für eine
PHY umfassen Kabelmodems, Netzwerkkarten für LANs und WANs, Cellular Modems,
etc. Beispiele für
eine Bitübertragungsschicht
oder physikalische Schicht umfassen verdrahtete oder drahtlose Kommunikationsmedien, Glasfaserlängen, WANs,
etc.
-
Kommunikationsvorrichtungen,
wie etwa diejenigen, die über
Ethernet kommunizieren, oder drahtlose Netzwerke umfassen eine Bitübertragungsschichtvorrichtung,
die üblicherweise
als PHY-Vorrichtung oder einfach als PHY bezeichnet wird, und für gewöhnlich einen
Media Access Controller oder MAC. Normalerweise gibt es, neben den Datentransfers
zwischen der PHY und dem MAC, verschiedene herkömmliche Wege, Zustands- oder Statusinformationen
zwischen der PHY und dem MAC zu kommunizieren. Es ist beispielsweise
möglich,
dass die PHY dem MAC den Zustand des Kanals mitteilen muss oder
ob eine andere PHY am entfernten Ende mit dem physikalischen Kanal
verbunden ist. Ein herkömmlicher
Weg, dies zu tun besteht darin, in der PHY ein Register zu haben,
das der MAC periodisch abfrägt.
Ein anderer Weg besteht darin, der MAC/PHY-Schnittstelle zusätzliche
Anschlüsse
oder Verbindungsleitungen hinzuzufügen und diese Anschlüsse den
gewünschten
Zustandssignalen zu dedizieren. Das Dokument "LXT1000 Gigabit Ethernet Transciever,
Order Number 249276-002",
INTEL DATA SHEET, Seiten 1–106,
offenbart eine Ethernet-Sende-/Empfangseinrichtung, die dazu in
der Lage ist, mit einer entfernten Einrichtung über einen physikalischen Kanal
zu kommunizieren. Ein Zustand der entfernten Einrichtung wird an
einen Anschluss einer Steuereinheitsschnittstelle in Form einer
kodierten Sequenz ausgegeben, wo der Zustand "Verbindung ist aktiv/nicht aktiv" ("Link is up/down") ermittelt werden
könnte.
Die Hinzufügung von
zusätzlichen
Anschlüssen
ist äußerst problematisch,
da Anschlüsse
sehr wertvolle "Immobilien" darstellen. Die
Verwendung einer softwaregetriebenen Abfrage (Polling) von Registern
fügt der
Software einen Overhead hinzu, wodurch möglicherweise die Gesamtleistung
des Systems verschlechtert wird.
-
Demgemäß ist es
erwünscht,
einen Weg zur Verfügung
zu haben, der es der PHY ermöglicht,
mit dem MAC zu kommunizieren, ohne die Anzahl an Anschlüssen an
der MAC/PHY-Schnittstelle zu erhöhen und
ohne eine softwaregetriebene Registerabfrage zu verwenden.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Bitübertragungsschichtvorrichtung
mit Leitungszustandskodierung gerichtet, die im Wesentlichen einen)
oder mehrere Probleme und Nachteile des relevanten Standes der Technik
beseitigt.
-
Demgemäß ist eine
Bitübertragungsschichtvorrichtung
vorgesehen, die eine Sende-/Empfangseinrichtung
(Transceiver) zur Datenübertragung
mit einer entfernten Einrichtung über einen physikalischen Kanal
umfasst. Eine entfernte Energieermittlungsschaltung überwacht
den physikalischen Kanal. Ein Sequenzkodierer ist mit einem Anschluss
der MAC/PHY-Schnittstelle verbunden und gibt einen Zustand der entfernten
Einrichtung an den Anschluss zum Empfang durch einen Media Access
Controller (MAC) basierend auf Informationen von der entfernten
Energieermittlungsschaltung aus. Der Zustand der entfernten Einrichtung
umfasst wenigstens die Zustände
KEINE EINRICHTUNG ANGESCHLOSSEN, VERBINDUNG MIT ENTFERNTER PHY HERGESTELLT
und ENERGIE VORHANDEN, ABER EINRICHTUNG UNBEKANNT. Die Bitübertragungsschichtvorrichtung
umfasst ferner eine Filter- und Erweiterungsschaltung zum Filtern
und/oder Entprellen des Signals des physikalischen Kanals, welche
mit der entfernten Energieermittlungsschaltung und dem Sequenzkodierer
verbunden ist, wobei die Filter- und Erweiterungsschaltung und die
entfernte Energieermittlungsschaltung über einen ersten Pfad mit dem Sequenzkodierer
verbunden sind und die Bitübertragungsschichtvorrichtung
eine Verbindungsstatusschaltung umfasst, die den Status oder Zustand
der Verbindung zur entfernten Einrichtung verifiziert, wobei die
Verbindungsstatusschaltung über
einen zweiten Pfad mit dem Sequenzkodierer verbunden ist.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung
dargelegt und gehen zum Teil aus der Beschreibung hervor oder ergeben
sich aus der Umsetzung der Erfindung in die Praxis. Die Vorteile
der Erfindung werden durch die in der schriftlichen Beschreibung
besonders hervorgehobene Struktur realisiert und erzielt.
-
Es
versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung
als auch die folgende detaillierte Beschreibung zur Veranschaulichung
und Erläuterung
dienen und die Erfindung genauer erklären sollen.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
-
1 zeigt
ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Bitübertragungsschichtvorrichtung, und
-
2 zeigt
ein Zeitablaufdiagramm für
die Vorrichtung gemäß 1.
-
GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Es
wird nun im Detail auf die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, Beispiele derselben sind
in den begleitenden Zeichnungen dargestellt.
-
Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 1 dargestellt
ist, umfasst eine PHY 101 eine Energieermittlungsschaltung 102,
die den Zustand des physikalischen Kanals (z. B. eines Ethernet-Kabels)
bestimmen und die am physikalischen Kanal vorhandene Energie (oder
Spannungsstörungen) überprüfen kann
(siehe auch 2). Die PHY 101 umfasst
außerdem
eine Filter- und Erweiterungsschaltung 103 zum Filtern
und/oder Entprellen des Signals des physikalischen Kanals. Die Rohenergieermittlungsangabe
wird gefiltert, um Rauschspitzen zu eliminieren. Dies wird dadurch
erreicht, dass nach einer ersten Energieermittlung mindestens 2,6
ms lang gewartet wird, um zu bestätigen, dass am Medium noch
Energie vorhanden ist. Wenn die Energie bestätigt wird, wird ein Bit gesetzt,
das anzeigt, dass Energie vorhanden ist. Dieses Energie-vorhanden-Bit
wird gelöscht,
wenn über
einen ausgedehnten Zeitraum keine Energie am Medium ermittelt wird.
-
Dieser
Zeitüberwachungswert
ist beispielsweise auf bis zu 7,5 Sekunden programmierbar.
-
Eine
Verbindungsstatusschaltung 105 verifiziert den Status oder
Zustand einer Verbindung mit einer entfernten PHY-Vorrichtung und
ein Sequenzkodierer 104 gibt eine Sequenz, die die Zustandsinformationen
repräsentiert,
an einen Anschluss oder eine Verbindungsleitung der MAC/PHY-Schnittstelle aus,
die eine Higher-Layer-Vorrichtung
(z. B. ein MAC) lesen kann. Mit anderen Worten, der MAC kann den
Anschluss oder die Verbindungsleitung zur Bitübertragungsschichtvorrichtung,
wie etwa einer Ethernet-Verbindung, überwachen. Daher kann der MAC
die Ausgabe des Sequenzkodierers 104 empfangen. Die Sequenzkodierung
kombiniert die Energie- und Verbindungsstatusangaben zu einem einzelnen
binären
Signal, das, wie nachfolgend ausgeführt, eine konstante logische
EINS, eine konstante logische NULL oder eine Rechteckwelle sein
kann. Die Rechteckwellenfrequenz kann so gewählt werden, dass sie z. B.
2,5 MHz oder 6 Hz beträgt.
Eine Sende-/Empfangseinrichtung (nicht in den Figuren gezeigt) wird
zur Datenübertragung
mit einer entfernten PHY verwendet.
-
Beispielsweise
im Falle einer Ermittlungsschaltung mit drei Zuständen (d.h.
nicht binär)
kann die PHY-Energieermittlungsschaltung 102 (noch genauer
beschrieben in der internationalen Anmeldung, Veröffentlichungsnummer
WO02/15476A mit dem Titel ENERGY DETECT WITH AUTO PAIR SELECT, eingereicht
am 13. August 2001) drei mögliche
Zustände
wahrnehmen: (1) keine entfernte Einrichtung angeschlossen, (2) entfernte
Einrichtung angeschlossen und in Funktion und (3) Energie am physikalischen
Kanal vorhanden, aber Art der Einrichtung unbekannt. Dies kann durch
Messen der Energie, die am physikalischen Kanal oder an einem Teilsatz
der Anschlüsse,
der dem physikalischen Kanal entspricht, vorhanden ist, durchgeführt werden.
Die PHY-Sende-/Empfangseinrichtung kann dann an den Anschluss ein
Signal ausgeben, wobei eine logische 1 angeben kann, dass keine
Einrichtung entfernt mit dem physikalischen Kanal verbunden ist,
eine logische 0 das Vorhandensein einer entfernten Einrichtung angeben
kann, die mit dem physikalischen Kanal verbunden ist, und eine Rechteckwelle
das Vorhandensein von am Kanal ermittelter Energie angeben kann,
wobei jedoch die Art der mit dem physikalischen Kanal verbundenen,
entfernten Einrichtung nicht bestimmt wird. Somit ermöglicht es
dieser Ansatz der Bitübertragungsschichtvorrichtung
(PHY), mit einer/einem Higher-Level-Vorrichtung
oder MAC schneller und leichter zu kommunizieren, ohne zusätzliche
Anschlüsse
hinzuzufügen.
Ein solches vorstehend erläutertes
Signal kann an einem beliebigen der Anschlüsse, z.B. den Steueranschlüssen, Statusanschlüssen, Unterbrechungsanschlüssen, LED-Anschlüssen oder
Anzeigeanschlüssen,
insoweit bestätigt
werden, wie diese durch einen speziellen Schnittstellenstandard
unterstützt
werden.
-
Zusätzlich zu
dem vorstehend ausgeführten Drei-Zustands-Format
(aktives LOW, aktives HIGH und Rechteckwelle) ist es möglich, dass
die Bitübertragungsschichtvorrichtung
erheblich mehr Informationen überträgt, indem
sie sie in der AC-Wellenform (Rechteckwellenform) kodiert. Somit
kann anstelle einer Rechteckwelle (z. B. einer 400-Nanosekundenzyklus-Rechteckwelle),
das Tastverhältnis
der Rechteckwelle variiert werden, so dass die Rechteckwelle eine
Tastverhältnis-Rechteckwelle
von 10%, ein Tastverhältnis
von 20%, etc. ist, um den Verbindungsstatus oder andere Zustandsinformationen
darzustellen. Alternativ kann anstelle einer AC-Wellenform ein serielles
Byte oder Wort unter Verwendung desselben Ansatzes übertragen
werden.
-
Somit
kann die PHY anstelle eines Drei-Zustands-Signals Informationen,
die einer beliebigen Anzahl an Zuständen entsprechen, in dieser
Weise an den MAC übertragen.
Informationen, die übertragen
werden können,
umfassen die Geschwindigkeit der Verbindung (z. B. 10 Megabit pro
Sekunde Ethernet, 100 Megabit pro Sekunde Ethernet, 1000 Megabit
pro Sekunde Ethernet), Leitungsqualitätsinformationen, ob die physikalische
Vorrichtung ein Master oder ein Slave ist, Leitungsrauschinformationen,
die Fähigkeit
mit maximal zulässiger
Geschwindigkeit zu übertragen
(z. B. in einem Fall, in dem beide PHY-Vorrichtungen an beiden Enden
dazu in der Lage sind, 1000 Megabit pro Sekunde auf einer Ethernet-Verbindung
zu übertragen,
jedoch aufgrund von Rauschproblemen am physikalischen Kanal die Übertragungsrate
auf 100 Megabit pro Sekunde senken müssen).
-
Es
versteht sich außerdem,
dass, während die
Wahl einer 400-Nanosekundenzyklus-Rechteckwellenform ein Beispiel
darstellt, viele andere Taktfrequenzen verwendet werden können.
-
Der
Status des mit einer Ethernet-Sende-/Empfangseinrichtung (die für gewöhnlich Teil
der PHY 101 ist) verbundenen Kabels kann durch Überprüfen der
Verbindungsstatus- und Energieermittlungsfunktionen bestimmt werden.
Die Energieermittlungsfunktion kann dazu verwendet werden, das Vorhandensein
eines potentiellen Verbindungspartners sogar dann zu bestimmen,
wenn keine gültige
Verbindung erzielt wird, jedoch für einen tatsächlichen Datentransfer
eine gültige
Verbindung erforderlich ist. Zur Überprüfung dieser beiden Funktionen
ist bei frühren
Ethernet- Sende-/Empfangseinrichtungsausführungen
die Überwachung
von mindestens zwei Anschlüssen
und/oder der Zugriff auf MII-Register erforderlich. Die Erfindung
sieht einen Mechanismus zur Überwachung
dieser Funktionen unter Verwendung eines einzelnen Anschlusses an
der Vorrichtung vor. Dieser Mechanismus kann erweitert werden, um
einen weiteren Status unter Verwendung eines einzelnen Anschlusses
zu überwachen.
-
Bei
einer Ausführungsform
kann die PHY-Sende-/Empfangseinrichtung an einem einzelnen Anschluss
der Vorrichtung drei Zustände
kodieren. Diese Zustände
sind: keine entfernte Energie ermittelt, keine gültige Verbindung hergestellt
und entfernte Energie ermittelt sowie gültige Verbindung hergestellt
(wobei entfernte Energie erforderlich ist). Wenn keine entfernte
Energie ermittelt wird, steuert die Ethernet-Sende-/Empfangseinrichtung den Statusanschluss
HIGH (logische EINS) an. Wenn eine gültige Verbindung hergestellt
ist, steuert die Ethernet-Sende-/Empfangseinrichtung ihren Statusanschluss
LOW (logische NULL) an. Wenn entfernte Energie ohne gültige Verbindung
ermittelt wird, steuert die Ethernet-Sende-/Empfangseinrichtung
eine Wiederholungssequenz an ihrem Statusanschluss an. Insbesondere
wird der Statusanschluss 200 ns lang LOW und dann 200 ns lang HIGH
angesteuert, wobei sich diese Sequenz so lange wiederholt wie der
Zustand andauert. Andere Sequenzen können verwendet werden, um einen
weiteren Status vorzusehen.
-
Die
Energieermittlungsfunktion muss von einer entfernten Sende-/Empfangseinrichtung
empfangene Energie erfassen, während
sie von der lokalen Sende-/Empfangseinrichtung übertragene
Energie ignoriert. Die resultierende Energieangabe wird gefiltert,
um Reaktionen auf Störgeräusche zu
eliminieren, wobei dieses Ergebnis durch eine durch den Benutzer
definierte, programmierbare Zeitspanne erweitert wird.
-
Es
versteht sich für
Fachleute auf dem Gebiet, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail
durchgeführt
werden können,
ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie in den anhängigen Ansprüchen definiert,
abzuweichen. Somit sollten die Breite und der Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung nicht durch eine der vorstehend beschriebenen exemplarischen
Ausführungsformen
eingeschränkt und
vielmehr nur gemäß den nachfolgenden
Ansprüchen
und ihren Entsprechungen definiert werden.