专利名称：一种物理层中继方向切换方法、中继设备及同轴网络系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统中的中继技术，尤其涉及一种以太网无源同轴网络
(EPCN)中的物理层中继方向切换方法、中继设备以及同轴网络系统。
背景技术：
电子技术的发展与进步使得同轴网络成为目前覆盖最广的网络资源之 一，其中一类常用的同轴网络是采用了以太网技术的EPCN。
图1示出了现有EPCN的结构示意图。参见图1，在目前的EPCN中， 主要包括同轴线路终端(CLT)和同轴网络单元(CNU)两类设备，每个 CLT与多个CNU之间进行点对多点的时分方式的通信。具体来说，下行通 信与上行通信均按照时分方式占用物理总线，即在下行发送阶段，CLT通过 物理总线向所有的CNU发送信息，而在上行发送阶段，多个CNU分时占用 物理总线，分别将各自的信息发送给CLT。上行方向与下行方向占用物理总 线的时间可以预先"i殳置，这两个时间可以相同，也可以不同。
EPCN的 一个重要技术指标是物理层的穿透能力。物理层芯片的穿透能 力越强，其能够覆盖的范围越大，但是制造成本也越高。在组网时，网络设 计人员根据穿透能力这一技术指标来选择适合的物理层芯片，从而达到减少 芯片数量、降低成本等目的。但是，由于技术水平和成本的限制，在实际应 用时往往无法找到既满足物理层芯片数量要求、又满足低成本要求的组网方 式。目前有一种考虑是，在CLT与CNU之间增加物理层中继设备，作为 CLT与多个CNU在物理层之间的中转。但是，由于物理层中继设备属于半 双工芯片，需要EPCN中的媒体接入控制(MAC)层芯片对物理层中继设 备的中继方向进行全程控制，以便中继设备在CLT与CNU之间正常的发送和接收信息。这样，由于MAC层芯片只能够处理数字信号，而物理层的通 信使用的是模拟信号，因此MAC层芯片每一次执行控制操作时都必须要经 过数字与模拟信号的转换，使得包含中继设备的EPCN在信息传输中的操作 复杂、处理速度较慢，导致整个EPCN的性能较差。另一方面，MAC层芯 片既要保证原有控制工作的正常进行，又要不间断地对中继设备进行中继方 向的转换，因此只有高性能的MAC层芯片才能够满足要求，实现成本较高； 并且MAC层芯片的负担较重，容易形成控制瓶颈。再有，中继设备完全依 赖于MAC芯片的控制，当MAC层芯片出现故障时，中继设备无法自行确 定此时执行何种方向的信息传输，而是只能停止工作，那么CLT与CNU之 间的通信终止，可见这种方案的可靠性较低。
发明内容
本发明提供一种物理层中继方向切换方法，能够提高包含中继设备的 EPCN在信息传输中的性能。
在本发明的物理层中继方向切换方法中，包括接收来自于同轴线路终 端CLT物理层的快速连接脉冲FLP,从接收到的FLP中解析出总线占用时 间信息；根据所述总线占用时间信息切换中继设备的中继方向。
本发明还提供一种中继设备，能够提高包含中继设备的EPCN在信息传 输中的性能。
在本发明的中继设备中，包括接口模块和控制模块，其中，所述接口 模块用于接收来自于同轴线路终端CLT物理层的快速连接脉冲FLP,将接 收到的FLP发送给所述控制模块，在所述控制模块的指示下切换中继方向； 所述控制模块用于从接收到的FLP中解析出总线占用时间信息，根据总线 占用时间信息指示接口模块切换中继方向。
本发明还提供一种同轴网络系统，能够提高信息传输中的性能。 在本发明的同轴网络系统中，包括同轴线路终端CLT和中继设备， 其中，所述CLT用于通过自身的物理层将携带有总线占用时间信息的快速连接脉冲FLP发送给中继设备；中继设备用于从接收到的FLP中解析出总 线占用时间信息，根据解析出的总线占用时间信息，对中继方向进行切换。
由上述方案可见，本发明属于物理层芯片的中继设备在通过FLP获取 了总线占用时间信息后，就可以明确地获知何时将中继方向调整为上行方 向，何时将中继方向调整为下行方向。在确定了中继方向之后，中继i殳备就 可以在信息传输过程中在CLT和CNU之间进行正确的信息中转，每一次中 继方向的切换均无需M A C层芯片的控制，信息传输过程可以完全在物理层 芯片之间完成。因此，本发明能够有效地降低包含中继设备的EPCN在信息 传输过程中的操作复杂度、提高处理速度，从而提高EPCN的性能。
并且，由于MAC层芯片无需参与中继设备的中继方向切换，因此可以 使用性能相对较低的MAC芯片，从而可以有效地降低实现成本。
再有，本发明中MAC层芯片由于无需参与中继设备的中继方向切换， 其负担有所减轻，因此可以有效地避免控制瓶颈的出现，并且提高EPCN的 可靠性。
图1为现有EPCN的结构示意图。
图2为本发明中物理层中继方向切换方法的示例性流程图。
图3为本发明中继设备的示例性结构示意图。
图4为本发明实施例中物理层中继方向切换方法的流程图。
图5为快速连接脉沖的波形示意图。
图6为消息页编码和非格式化页编码的格式示意图。
图7为本发明实施例中继设备的结构示意图。
图8为本发明实施例中同轴网络系统的结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，
7对本发明做进一步的详细说明。
为了提高包含中继设备的EPCN性能，本发明在CLT与CNU之间的信 息传输开始之前，执行物理层自协商，即中继设备从CLT的物理层获取总 线占用时间信息，根据获取到的总线占用信息决定自身的中继方向。
图2示出了本发明中物理层自协商方法的示例性流程图。参见图2，该 方法包括
在步骤201中，接收来自于CLT物理层的快速连接脉冲(FLP),从接 收到的FLP中解析出总线占用时间信息；
在步骤202中，根据总线占用时间信息切换中继设备的中继方向。 这里的总线占用时间信息可以是下述五种类型之一 一、上行总线占用 时间信息，二、下行总线占用时间信息，三、上行总线占用时间信息和下行 总线占用时间信息，四、上下行总线占用时间信息和上行总线占用时间信息， 五、上下行总线占用时间信息和下行总线占用时间信息。其中的上下行总线 占用时间信息是指上行总线占用时间信息与下行总线占用时间信息之和。在 上行总线占用时间与下行总线占用时间相同时，总线占用时间信息可以仅为 上行总线占用时间信息或者下行总线占用时间信息；在上行总线占用时间与 下行总线占用时间不同时，这里的总线占用时间就是上述的第三、四、五种 类型之一。
由于总线占用时间信息可以反映出上行和下行方向占用总线的时间段， 那么属于物理层芯片的中继设备在获取了总线占用时间信息后，就可以明确 地获知何时将中继方向调整为上行方向，何时将中继方向调整为下行方向 在确定了中继方向之后，中继设备就可以在信息传输过程中在CLT和CNU 之间进行正确的信息中转，每一次中继方向的切换均无需MAC层芯片的控 制，信息传输过程可以完全在物理层芯片之间完成。因此，本发明能够有效 地降低包含中继设备的EPCN在信息传输过程中的操作复杂度、提高处理速 度，从而提高EPCN的性能。并且，由于MAC层芯片无需参与中继设备的 中继方向切换，因此可以使用性能相对较低的MAC芯片，从而可以有效地降低实现成本。再有，本发明中MAC层芯片由于无需参与中继设备的中继 方向切换，其负担有所减轻，因此可以有效地避免控制瓶颈的出现，并且提 高EPCN的可靠性。
意图。参见图3,该中继设备包括接口模块和控制模块。其中的接口模块 用于所述接口模块用于接收来自于CLT物理层的FLP,将接收到的FLP发 送给控制模块，在控制模块的指示下切换中继方向；控制模块用于从接收到 的FLP中解析出总线占用时间信息，根据总线占用时间信息指示接口模块 切换中继方向。
本发明利用以太网自协商机制中的FLP来传输总线占用时间信息，下
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图4示出了本发明实施例中物理层中继方向切换方法的流程图。参见图 4，该流程包括
在步骤401 ~ 402中，CLT的MAC层将总线占用时间信息发送给该CLT 的物理层，物理层将接收到的总线占用时间信息作为协商信息，封装在FLP 中，将该FLP发送给中继设备的物理层。
对于EPCN, CLT的MAC层作为最为主要的管理者，可以获取到与信 息传输相关的控制信息。为了保证物理层的自协商，这里CLT的MAC层将 总线占用时间信息下发给CLT的物理层，并且总线占用时间信息是前述的 五种类型之一。
在以太网的自协商机制中，FLP中包含有一系列由连接整合性测试脉冲 组成的时钟/数据序列。图5示出了快速连接脉沖的波形示意图。参见图5, 带有斜线的脉冲表示时钟脉冲，不带斜线的脉冲表示数据脉冲，每个数据脉 冲均位于相邻两个时钟脉沖的中点，每个FLP中包含17个时钟脉冲和16 个数据脉冲。当数据脉冲的位置出现正脉沖时，表示此时的数据编码为1; 当数据脉沖的位置未出现脉冲时，则表示此时的数据编码为0。这样就可以 通过DO至D15共16个数据位来表示协商信息，即协商信息为16比特。这16比特的协商信息可以是基本页码字或下一页码字，其中的基本页 码字用以携带诸如包含选择域、技术能力域、远程错误域(RF)、应答域 (ACK)以及下一页域(NP)在内的基本信息；下一页码字用以携带除基 本信息之外的附加信息。
对于基本页码字，如果参与协商的设备支持下一页功能，则基本页码字 的NP被设置为1;反之，如果不支持下一页功能，则将NP设置为O。本实 施例中将CLT物理层与中继设备物理层需要协商的总线占用时间信息携带 于下一页码字中，因此基本页码字的NP取值为1。
下一页码字包括两种编码消息页编码和非格式化页编码。其中，消息 页编码用来表明消息类型；非格式化页编码在消息页编码之后发送，用来表 示该消息页的消息内容。图6示出了消息页编码和非格式化页编码的格式示 意图。如图6所示，消息页编码包括消息域(Message Code Field)、比特 交替域(Toggle)、应答域2 (ACK2)、消息页域(Message Page)、应答 域以及下一页域等。消息域为11比特，以M0至M10表示，这11个比特 可以表示2048个消息类型。比特交替域位于消息域之后，以T表示，其取 值为上一页编码中比特交替域的非值，第1个下一页码字的比特交替域为基 本页中比特交替域的取值。应答域2表示对端能否执行本端发送的消息，该 域取值为0时表示无法执行，取值为1时表示可以执行。消息页域在图中被 表示为MP，它表示所在的下一页码字是消息页编码还是非格式化页编码， 取值为1时表示为消息页编码，为0时表示为非格式化消息页编码。应答域 表示对端已接收到本端发送的下一页码字。以NP表示的下一页域指明是否 存在后续页要发送，取值为1时表示有后续页发送，为0时表示无后续页要 发送。非格式化页编码与消息页编码格式的区别仅在于非格式化页编码中 包含承载消息数据信息的非格式化域，即U0至U10，而不包含消息域。
本实施例在将总线占用时间信息由CLT的物理层传送给中继设备的物 理层时，将消息页编码的消息域的取值设为总线占用时间信息类型对应的 值，例如，用IO表示携带总线占用时间信息的下一页码字对应的消息类型，那么消息页编码的消息域为0000000000001010;然后，将总线占用时间信 息的取值作为非格式化页中非格式化域的取值。当上行总线占用时间信息与 下行总线占用时间不同时，可以通过两个非格式化页编码来传输总线占用时 间信息，并且可以预先设置每个非格式化页编码对应的总线占用时间信息类 型，例如第一个非格式化页编码传输的是上下行总线占用时间信息，第二 个非格式化页编码传输的是上行总线占用时间信息，当然也可以是相反的顺 序。
在通过FLP向中继设备的物理层发送总线占用时间信息时，首先发送 基本页码字，然后再发送消息页编码，而后是至少一个非格式化页编码。
此外，本实施例中可以预先设置传输开始时间点，并通知给CLT的物 理层、中继设备以及CNU的物理层；在另一种情况下，如果中继设备没有 预先获知传输开始时间点，则可以再利用一个非格式化页编码来承载该传输 开始时间点信息。
在步骤403中，中继设备的物理层对接收到的FLP进行解析，获得总 线占用时间信息。
本步骤中，中继设备的物理层在接收到来自于CLT物理层的FLP后， 从接收到的FLP中查找总线占用时间信息类型的消息页编码，从位于查找 到的该消息页编码之后的非格式化页编码中获取总线占用时间信息。进一 步，如果非格式化页编码中包含传输开始时间点，则本步骤还可以解析出传 输开始时间点。
在步骤404中，根据总线占用时间信息确定上行总线占用时间和下行总 线占用时间，并对中继设备的中继方向进行切换。
当中继设备的物理层从FLP中仅解析出上行总线占用时间信息或者下
行总线占用时间信息时，表明上行和下行方向占用物理总线的时间长短相
同，则确定上行总线占用时间和下行总线占用时间均等于解析出的总线占用
时间信息中的取值。如果中继设备的物理层从FLP中解析出上下行总线占
用时间信息以及上行总线占用时间信息或下行总线占用时间信息，则可以通
ii过对两者取差值，得到下行总线占用时间或上行总线占用时间。如果中继设
备的物理层从FLP中解析出上行总线占用时间信息以及下行总线占用时间 信息，则可以直接得到上行总线占用时间和下行总线占用时间。
在确定了上行和下行总线占用时间后，就可以从信息传输开始时间点开 始计算得到上行传输时间段和下行传输时间段。例如上行总线占用时间为 5ms,下行总线占用时间为10ms，以上行传输作为开始，那么从信息传输开 始时间点开始的5ms为上行传输时间段，而后的10ms为下行传输时间段， 依此类推，上行传输时间段和下行传输时间段交替出现。
在确定中继方向时，对于上行传输时间-度，将中继方向调整为/人CNU 接收、向CLT发送；对于下行传输时间段，将中继方向调整为从CLT接收、 向CNU发送。
具体应用时，可以在中继设备中设置定时器，将上行总线占用时间和下 行总线占用时间的取值赋值给该定时器，以便在信息传输过程中对中继方向 进行切换。
至此，结束本实施例中的物理层中继方向切换过程。
此后，在信息传输过程中，中继设备对中继方向进行切换后，CLT将下 行信息发送给中继设备，中继设备再转发给所有CNU;或者，CNU将上行 信息发送给中继设备，中继设备再转发给CLT。
图7示出了本发明实施例中继设备的结构示意图。参见图7，该图对图 2示出的中继设备进行了细化和补充。
本实施例中继设备中的接口模块包括CLT端口和CNU端口 ， CLT端口 用于从CLT的物理层接收携带总线占用时间信息的FLP，并向控制模块发 送，并且还用于在控制模块的指示下从发送状态切换至接收状态或者从接收 状态切换至发送状态；CNU端口用于在控制模块的指示下从发送状态切换 至接收状态或者从接收状态切换至发送状态。
图7中的控制模块包括控制单元和时钟单元。
控制单元用于接收携带总线占用时间信息的FLP,根据总线占用时间信息确定上行总线占用时间和下行总线占用时间，将所确定的上行总线占用时
间和下行总线占用时间通知给时钟单元；向时钟单元发出计时指令，在接收 到来自于时钟单元的表示上行总线占用时间结束的通知时，向接口模块发出 切换为从CLT接收、向同轴网络单元CNU发送的指示，在接收到来自于时 钟单元的表示下行总线占用时间结束的通知时，向接口模块发出从CNU接 收、向CLT发送的指示。更为具体地说，在接收到来自于时钟单元的表示 下行总线占用时间开始的通知时，向C LT端口发出切换为接收状态的指示， 并向接口模块的CNU端口发出切换为发送状态的指示；在接收到来自于时 钟单元的表示上行总线占用时间开始的通知时，向CLT端口发出切换为发 送状态的指示，并向CNU端口发出切换为接收状态的指示。
控制单元还可以接收传输开始时间点，并在到达该传输开始时间点时， 通知时钟单元开始计时。
时钟单元根据来自于控制模块的上行总线占用时间和下行总线占用时 间，进行计时，在上行总线占用时间或下行总线占用时间结束时，通知控制 模块。
时钟单元包括上行时钟和下行时钟，此时控制单元只需预先对上行时钟 和下行时钟设置对应的计时周期即可，此后这两个时钟就可以在接收到及时 指令后按照计时周期进行计时。具体来说，上行时钟根据来自于控制单元的 上行总线占用时间和计时指令进行计时，并且在计时周期结束后通知控制单 元上行总线占用时间结束；下行时钟根据来自于控制单元的下行总线占用时 间和计时指令进行计时，并且在计时周期结束后通知控制单元下行总线占用 时间结束。相应地，控制单元在接收到上行总线占用时间结束的通知后，向 下行时钟发送计时指令；在接收到下行总线占用时间结束的通知后，向上行 时钟发送计时指令。
当然，本实施例中的时钟单元可以仅包括一个时钟，那么如果上行总线 占用时间与下行总线占用时间不同时，控制单元每次均需要将计时周期告知 时钟单元。图8示出了包括图7的中继设备在内的同轴网络系统。参见图8，该系 统包括CLT和中继设备。其中，CLT通过自身的物理层将携带有总线占 用时间信息的快速连接脉冲FLP发送给中继设备，中继设备从接收到的FLP 中解析出总线占用时间信息，根据解析出的总线占用时间信息，对中继方向 进行切换。进一步，该系统还包括CNU，在中继设备的中继方向为从CNU 接收、向CLT发送时，CNU将上行信息发送给中继设备；在中继方向为从 CLT接收、向CNU发送时，接收来自于中继设备的下行信息。相应地，中 继设备在CLT和CNU之间进行信息的中转。并且，CLT还可以在中继设备 的中继方向为从CNU接收、向CLT发送时，接收来自于中继设备的上行数 据；在中继方向为从CLT接收、向CNU发送时，向中继设备发送下行数据。
中继设备可以位于CLT和CNU之间的分配器/分支器中，也可以作为 独立的实体存在于EPCN中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
权利要求
1、一种物理层中继方向切换方法，其特征在于，该方法包括接收来自于同轴线路终端CLT物理层的快速连接脉冲FLP，从接收到的FLP中解析出总线占用时间信息；根据所述总线占用时间信息切换中继设备的中继方向。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从接收到的FLP中解析 出总线占用时间信息为从接收到的FLP中查找总线占用时间信息类型的消息页编码，/人位于查找 到的消息页编码之后的非格式化页编码中获取总线占用时间信息。
3、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取总线占用时间信息之 后，进一步包括根据获取到的总线占用时间信息，确定上行总线占用时间以 及下行总线占用时间；所述根据所述总线占用时间信息切换中继设备的中继方向为在下行总线 占用时间结束时，将所述中继设备的中继方向切换为上行方向；在上行占用时 间结束时，将所述中继设备的中继方向切换为下行方向。
4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收CLT物理层发送的 FLP之后，进一步包括从非格式化页编码中解析出传输开始时间点；所述切换中继设备的中继方向之前，进一步包括根据解析出的传输时间 点以及所述上行总线占用时间和下行总线占用时间进行计时。
5、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括预先设置传專lr开始时间点；所述切换中继设备的中继方向之前，进一步包括根据解析出的传输时间 点以及所述上行总线占用时间和下行总线占用时间进行计时。
6、 如权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述总线占用 时间信息为上行总线占用时间信息，或者下行总线占用时间信息，或者上下 行总线占用时间信息和上行总线占用时间信息，或者上下行总线占用时间信息和下行总线占用时间信息，或者上行总线占用时间信息和下行总线占用时间信 自
7、 一种中继设备，其特征在于，该中继设备包括接口模块和控制模块， 其中，所述接口模块用于接收来自于同轴线路终端CLT物理层的快速连接脉沖 FLP,将接收到的FLP发送给所述控制模块，在所述控制模块的指示下切换中 继方向；所述控制模块用于从接收到的FLP中解析出总线占用时间信息，根据总线 占用时间信息指示接口模块切换中继方向。
8、 如权利要求7所述的中继设备，其特征在于，所述控制模块包括控制 单元和时钟单元，其中，所述控制单元用于接收携带所述总线占用时间信息的FLP，根据总线占用 时间信息确定上行总线占用时间和下行总线占用时间，将所确定的上行总线占 用时间和下行总线占用时间通知给时钟单元；向时钟单元发出计时指令，在接 收到来自于时钟单元的表示上行总线占用时间结束的通知时，向接口模块发出 切换为从CLT接收、向同轴网络单元CNU发送的指示，在接收到来自于时钟 单元的表示下行总线占用时间结束的通知时，向接口模块发出从CNU接收、 向CLT发送的指示；所述时钟单元根据来自于控制模块的上行总线占用时间和下行总线占用时 间，进行计时，在上行总线占用时间或下行总线占用时间结束时，通知控制模 块。
9、 如权利要求8所述的中继设备，其特征在于，所述控制单元进一步从所 述CLT物理层接收传输开始时间点，并在到达该传输开始时间点时，通知时钟 单元开始计时。
10、 如权利要求8或9所述的中继设备，其特征在于，所述控制单元进一 步将计时周期通知给所述时钟单元。
11、 如权利要求7至9中任意一项所述的中继设备，其特征在于，所述接口模块包括CLT端口和同轴网络单元CNU端口，其中，所述CLT端口用于从所述CLT物理层接收携带总线占用时间信息的FLP， 并向控制模块发送该FLP,并且在所述控制模块的指示下从发送状态切换至接 收状态或者从接收状态切换至发送状态；所述CNU端口用于在所述控制模块的指示下从发送状态切换至接收状态 或者从接收状态切换至发送状态。
12、 一种同轴网络系统，其特征在于，该系统包括同轴线路终端CLT和 中继设备，其中，所述CLT用于通过自身的物理层将携带有总线占用时间信息的快速连接脉 冲FLP发送给中继设备；中继设备用于从接收到的FLP中解析出总线占用时间信息，根据解析出的 总线占用时间信息，对中继方向进行切换。
全文摘要
本发明公开了一种物理层中继方向切换方法，包括接收来自于同轴线路终端CLT物理层的快速连接脉冲，从接收到的快速连接脉冲中解析出总线占用时间信息；根据所述总线占用时间信息切换中继设备的中继方向。本发明还公开了一种用于执行物理层中继方向切换的中继设备和同轴网络系统。本发明的方案能够有效地提高包含中继设备的EPCN在信息传输中的性能。
文档编号H04L12/28GK101442457SQ20071017793
公开日2009年5月27日 申请日期2007年11月22日 优先权日2007年11月22日
发明者洋 于 申请人:杭州华三通信技术有限公司