以太网端口、以太网交换机及以太网设备的信号收发方法

摘要

本发明提供一种以太网端口、以太网交换机及以太网设备的信号收发方法，其中该以太网端口包括管理模块，所述管理模块包括：延程支持单元，用于控制所述物理层芯片增强发送信号的强度和降低接收信号的判决门限，以支持延程UTP连接。所述以太网交换机，包括一个或多个以太网端口，以及管理模块，用于控制以太网交换机的至少一个以太网端口的物理层芯片增强发送信号的强度和降低接收信号的判决门限。

说明书

技术领域

本发明涉及以太网连接技术，特别是涉及一种以太网端口、以太网交换机及以太网设备的信号收发方法。

背景技术

以太网是由美国电气与电子工程师协会(Institute of Electrical andElectronics Engineers，IEEE)标准化的一种局域网连接技术，以太网的主要技术规范在IEEE发布的标准文件IEEE 802.3中进行定义。主流应用的以太网连接媒介有光纤和非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Paired，UTP)两种。其中由于光纤和激光收发器价格昂贵，实现光纤连接的成本很高，因此光纤连接主要是用于园区骨干网络的连接；而UTP价格低廉，安装方便，在对成本敏感的桌面连接(桌面连接是指PC或数据服务器等数据终端设备接入到网络交换机的连接)领域得到广泛的应用。以UTP作为媒介的以太网技术目前主要有10BSAE-T、100BASE-TX以及1000BASE-T三种主流技术，传输速率分别是10Mbps、100Mbps和1000Mbps。其中10BSAE-T和100BASE-TX仅使用5类UTP所有4对传输线中的2对进行信号传输，而1000BASE-T需要使用所有4对传输线进行信号传输。

根据IEEE 802.3标准规范，一个接入UTP的以太网端口基本结构如图1所示。其中交换芯片完成网络数据的处理功能，而物理层芯片(PHY)通过变压器与UTP连接，完成UTP上信号的发送和接收。信号在UTP上传输的过程如图2所示，UTP对信号强度有衰减作用，线缆越长，衰减越大。在接收端，PHY接收到的信号必须大于一定的强度(称为判决门限)才能正确地接收处理。受UTP衰减特性的限制，标准的以太网连接信号在UTP上传输距离最大只能达到100米，超过100米信号强度有可能被衰减到PHY的接收判决门限以下导致接收错误，从而不能保证连接的正确和稳定。

随着目前商业建筑越来越高，面积越来越大，网络桌面连接距离的需求在某些地方已经超过了100米，标准的UTP以太网技术在解决这些问题上显得捉襟见肘，不得不因此在桌面连接上使用昂贵的光纤连接。更糟糕的是，很多数据终端设备并不提供光纤以太网接口而只有连接UTP的以太网接口，必须通过UTP接入网络；这些设备(一般安装在办公现场)距离中心交换机(一般部署在机房)如果超过100米距离，就会给使用带来极大的麻烦和限制。

对于UTP链路略微超过100米(如100～180米)的以太网连接问题，目前业界解决方案，如申请号为200480036504.3的中国专利申请，主要是在10BSAE-T、100BASE-TX网络通过更改数据的编码和信令格式，使用不同于IEEE802.3标准的编码格式，将原先使用2对传输线进行传输的信号模式改为使用所有4对传输线完成信号传输。这种技术的缺陷是，由于采用了不同于标准以太网的传输信令，没办法和标准的以太网端口进行连接。而对于1000BASE-T以太网，由于其本身就已经使用了所有UTP的4对传输线，业界目前并没有可行的方案来解决100～180米的连接问题。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明的目的之一在于提供一种以太网端口，以解决UTP链路略微超过100米的以太网连接问题，有效增加以太网端口在5类非屏蔽双绞线(UTP)上的传输距离，延伸UTP媒介以太网的覆盖范围。

本发明还提供一种以太网设备的信号收发方法，以增加以太网端口在UTP上的传输距离。

相应地，本发明还提供一种以太网交换机，实现UTP链路略微超过100米的以太网连接。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种以太网接口，该以太网接口包括：交换芯片、物理层芯片及变压器，所述物理层芯片通过变压器与非屏蔽双绞线UTP连接，该以太网端口还包括管理模块，所述管理模块包括：延程支持单元，用于控制所述物理层芯片增强发送信号的强度和降低接收信号的判决门限，以支持延程UTP连接。

本发明实施例还提供一种以太网的信号收发方法，以太网设备包括一个或多个以太网端口，该方法包括：增强至少一个以太网端口的物理层芯片发送信号的强度并降低该物理层芯片接收信号的判决门限，以支持延程UTP连接。

本发明实施例还提供一种以太网交换机，该以太网交换机包括一个或多个以太网端口；以及管理模块，所述管理模块包括：延程支持单元，用于控制以太网交换机的至少一个以太网端口的物理层芯片增强发送信号的强度和降低接收信号的判决门限，以支持延程UTP连接。

本发明通过对标准的以太网连接技术进行扩展，有效延伸了UTP媒介以太网的覆盖范围，使10BSAE-T、100BASE-TX以及1000BASE-T三种主流以太网技术可以在UTP上实现大于100米的连接距离，甚至达到180米的连接距离。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为现有的以太网接口的基本结构示意图；

图2为信号在UTP上传输的过程示意图；

图3为本发明以太网端口和现有的以太网端口通过延程UTP进行连接的示意图；

图4为本发明实施例的以太网端口的基本结构示意图；

图5为本发明实施例中管理模块对多个PHY进行管理的示意图；

图6为本发明实施例中管理模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提供一种以太网端口。本实施例中的以太网端口是通过对图2中在UTP上传输的信号发送和接收两个方面进行改进来延长以太网UTP的连接距离，延长了连接距离的UTP可成为延程UTP。如图3所示，这是一个经过改进的以太网端口(具有物理层芯片PHY1)和现有的标准以太网端口(具有物理层芯片PHY2)通过延程UTP进行连接的实例。本实施例的经过改进的以太网端口的改进之处在于物理层芯片PHY1，一方面增强PHY1(如交换机端口)在UTP上发送信号的强度，从而使PHY1发送的信号就可以在UTP上传输更远的距离，经过延程的UTP衰减之后到达连接对方的PHY2(如PC端口)接收端，可以在标准的判决门限下正确的接收；同时另一方面适当降低PHY1接收信号时的判决门限，这样PHY2发送的标准强度的信号经过延程的UTP衰减，达到PHY1接收端的信号强度低于标准的判决门限，通过适当降低接收的判决门限，PHY1可以正确接收处理这个被延程的UTP过度衰减的信号。这样就可以实现在超过100米的UTP上进行以太网连接。

实践证明，将信号强度提高10％和相应的判决门限降低10％可以使连接的距离可以达到180米。但本发明并不限于将信号强度提高10％和相应的判决门限降低10％，还可以根据实际需要设置信号强度提高的比例及判决门限降低的比例，例如，如果已知UTP连接的距离大于100米而小于180米，可以根据实际UTP连接的距离来控制信号强度提高的比例及判决门限降低的比例在0～10％之间的任何一个合适的数值，如2％、5％、8％等。从实现上，对于同一个以太网端口的物理层芯片，发送信号强度提高的比例和接收信号判决门限降低的比例可以不同。但本发明实施例中优选地设置发送信号强度提高的比例和接收信号判决门限降低的比例为同一个比例。

通过本实施例，可以有效增加10BSAE-T、100BASE-TX以及1000BASE-T以太网端口在5类非屏蔽双绞线上的传输距离，使传输距离大于100米，甚至达到180米。

如果硬性的对以太网接口的物理层芯片PHY1的信号发送强度和判决门限进行改变，则可能会存在如下问题：在使用100米以内的UTP进行连接时，由于UTP对信号的衰减并没有超出标准之外，因此到达接收端得信号强度会偏大，有可能导致信号的发送和接收出现错误，不能实现正确和稳定的连接。因此本实施例还进一步使用管理模块对以太网设备(如以太网交换机)的一个或多个改进的以太网端口的物理层芯片PHY1进行管理，如图4及图5所示。在图5中，管理模块是通过以太网设备中PHY芯片的SMI(serial management interface，串行管理接口)对每一个PHY芯片进行管理控制，但本发明并不限定于此。该管理模块可以作为以太网端口的一部分，也可以作为以太网设备(如以太网交换机)的一部分，以对一个或多个以太网端口的物理层芯片进行管理。

所述管理模块中可以设置两个PHY1工作状态：(1)需要延程UTP连接的状态，以及(2)不需要延程UTP连接的状态。以太网设备的管理人员可以通过管理模块对PHY进行如下管理：在需要在某个以太网端口上实现延程UTP连接时，设置该端口的物理层芯片PHY工作在延程UTP信号发送和接收的状态，即增强信号发送强度和降低接收判决门限的状态；而对于不需要延程UTP连接的端口则设置该端口的物理层芯片PHY处于符合现有标准规范的信号发送和接收状态，即不需要改变物理层芯片的信号发送强度和判决门限的状态，从而可以避免可能出现的错误。

上述可知，本实施例可以通过管理模块智能的控制交换机设备支持延程UTP连接的端口数以节省设备电源的消耗。

实施例2

进一步的，本实施例在实施例1的基础上进一步的在管理模块将延程UTP连接距离划分为多个UTP延程连接等级，例如可设置2个UTP连接距离等级：(1)100～120米，以及(2)120～150米；或者设置3个UTP连接距离等级(1)100～120米，(2)120～150米，以及(3)150～180米。不同的UTP连接距离等级可以对应不同的信号强度提高的比例及判决门限降低的比例，管理模块可以根据UTP延程距离对应的UTP延程连接等级控制所述至少一个以太网端口的物理层芯片发送信号强度增强的比例及接收信号判决门限降低的比例，以更精细的控制交换机设备支持延程UTP连接的端口，以进一步节省设备电源的消耗。

图6为本发明实施例中管理模块的结构示意图，所述管理模块包括：延程支持单元，延程等级划分单元，状态转换单元，以及功耗检测单元。

其中，所述延程支持单元用于控制以太网交换机的至少一个以太网端口的物理层芯片增强发送信号的强度和降低接收信号的判决门限。

所述延程等级划分单元用于将延程UTP连接距离划分为不同的UTP延程连接等级，并根据该UTP延程连接等级调用所述延程支持单元；所述延程支持单元根据延程等级划分单元的调用指令确定控制所述至少一个以太网端口的物理层芯片发送信号强度增强的比例及接收信号判决门限降低的比例。

所述状态转换单元用于根据控制指令选择是否调用延程支持单元。

所述功耗检测单元用于检测以太网交换机的电源功耗，并根据功耗情况调用延程支持单元；所述延程支持单元根据功耗检测单元的调用指令确定控制工作在增强发送信号的强度和降低接收信号的判决门限的状态的物理层芯片的个数。

实施例3

本实施例提供一种以太网设备(如以太网交换机)的信号收发方法，该方法包括：

增强以太网端口物理层芯片的信号发送强度以及降低该物理层芯片接收信号时的判决门限，以实现在超过100米UTP上进行以太网连接。

进一步地，本实施例的信号收发方法还包括：智能的控制一个或多个以太网端口物理层芯片的工作状态，对同一个以太网端口，实现即可以支持超过100米的UTP以太网连接，也可以支持标准的100米以内的UTP以太网连接。这样，可以控制只在需要延程UTP连接的端口增强信号发送强度，达到节省电源功耗的目的；也可以根据设备电源功耗的允许状况限制支持延程UTP连接的端口个数，避免因电源功率不足导致故障。

进一步地，本实施例的信号收发方法还包括：设置以太网端口的物理层芯片的工作状态对应多个UTP延程连接等级，不同的UTP延程连接距离等级可以对应不同的信号强度提高的比例及判决门限降低的比例，以太网设备的管理人员可以根据UTP延程连接的距离选择合适的延程连接等级，以更精细的控制交换机设备支持延程UTP连接的端口。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，比如ROM/RAM、磁碟、光盘等。当上述程序被机器，如计算机加载且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。