专利名称：用于1000base-t和10gbase-t的长距离以太网的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及数据通信。更具体而言，本发明涉及增加1000BASE-T和 1OGBASE-T以太网的距离。
背景技术：
如IEEE 802. 310/100/1000/10GBASE-T标准所指定的，使用以太网通过双绞线的 数据通信目前限于100米的距离。然而，新的应用已经出现，除数据速率超过IOOMbps以 外，还要求大于100米的距离。例如，多输入多输出(MIMO)无线接入点经常要求具有大于 IOOMbps的速度的以太网连接，并且被部署在要求以太网线缆长度大于100米的位置。传统解决方案包括改变导线或线缆的数量、改变所用的信令等等。然而，这些解决 方案每个都遇到了诸如复杂性增加、半导体管芯面积增加、功耗增加等等的问题。
发明内容
总的说来，在一个方面，一个实施例的特征在于一种物理层设备(PHY)，该PHY包 括数据速率模块，用于选择数据速率除数N，其中N是正整数或者大于或等于1的实数中 的至少一种；以及PHY核心，该PHY核心包括用于以M/N Gbps的数据速率发送第一信号的 PHY发送模块，以及用于以M/N Gbps的数据速率接收第二信号的PHY接收模块；其中第一 和第二信号遵从如下两种标准中的至少一种1000BASE-T，其中M = 1，以及10GBASE-T，其 中 M = 10。PHY的实施例可包括一个或多个以下特征。一些实施例包括线缆测量模块，用于测 量传输第一信号和第二信号的线缆的一个或多个特性；其中数据速率模块基于线缆的一个 或多个特性来选择数据速率除数N。在一些实施例中，线缆的一个或多个特性包括线缆的长 度或者线缆的信号传输质量中的至少一个。一些实施例包括时钟减慢电路，用于基于基准 时钟速率生成本地时钟速率，其中基准时钟速率对本地时钟速率的比率是N ；其中PHY核心 根据本地时钟速率操作。一些实施例包括物理编码子层(PCS)发送模块，用于以125Mbaud 的符号速率生成PAM-5符号；以及符号发送模块，用于针对每个PAM-5符号为N个连续符 号时段生成PAM-5线路信号。在一些实施例中，每个所生成的PAM-5线路信号的电平表示 相应的PAM-5符号。在一些实施例中，每个所生成的PAM-5线路信号的电平表示在连续的PAM-5符号之间的插值。一些实施例包括线缆接收模块，用于基于第二信号生成PAM-5线 路信号；以及符号接收模块，用于为每个PAM-5线路信号的每N个连续符号时段生成一个 PAM-5符号。一些实施例包括网络接口模块，该网络接口模块包括PHY ；以及媒体访问控制 器，用于向PHY模块提供第一数据，并且从PHY接收第二数据。在一些实施例中，网络接口 模块还包括先进先出缓冲器(FIFO)，用于存储从媒体访问控制器接收的第一数据；以及流 控制电路，用于当存储在FIFO中的第一数据的量超过预定阈值时向媒体访问控制器发送 暂停信号。一些实施例包括网络设备，该网络设备包括网络接口模块。在一些实施例中，网 络设备选自由网络交换机、路由器以及网络接口控制器所组成的组。总的说来，在一个方面，一个实施例的特征在于一种方法，包括选择数据速率除 数N，其中N是正整数或者大于或等于1的实数中的至少一种；以M/N Gbps的数据速率发 送第一信号；以及以M/N Gbps的数据速率接收第二信号；其中第一和第二信号遵从如下两 种标准中的至少一种:1000BASE-T，其中M=I,以及10GBASE-T，其中M = 10。所述方法的实施例可包括一个或多个以下特征。一些实施例包括测量传输第一信 号和第二信号的线缆的一个或多个特性；以及基于线缆的一个或多个特性来选择数据速率 除数N。在一些实施例中，线缆的一个或多个特性包括线缆的长度或者线缆的信号传输质量 中的至少一个。一些实施例包括基于基准时钟速率生成本地时钟速率，其中基准时钟速率 对本地时钟速率的比率是N;其中根据本地时钟速率发送第一信号；并且其中根据本地时 钟速率接收第二信号。一些实施例包括以125Mbaud的符号速率生成PAM-5符号；以及针对 每个PAM-5符号为N个连续符号时段生成PAM-5线路信号。在一些实施例中，每个所生成 的PAM-5线路信号的电平表示相应的PAM-5符号。在一些实施例中，每个所生成的PAM-5 线路信号的电平表示在连续的PAM-5符号之间的插值。一些实施例包括基于第二信号生成 PAM-5线路信号；以及为每个PAM-5线路信号的每N个连续符号时段生成一个PAM-5符号。 一些实施例包括在先进先出缓冲器(FIFO)中存储通过第一信号表示的数据；以及当存储 在FIFO中的数据量超过预定阈值时发送暂停信号。在附图和以下描述中陈述了一个或多个实现方式的详情。从下面的描述和附图 中，以及从权利要求中，其他特征将会是清楚的。
图1描绘了根据一个实施例的数据通信系统。图2示出了具有包括图1的PHY和MAC的网络接口模块的交换机。图3示出了具有包括图1的PHY和MAC的网络接口模块的路由器。图4示出了具有包括图1的PHY和MAC的网络接口模块的NIC。图5示出了根据一个实施例的用于图1的PHY的过程。图6示出了在PHY中增加了线缆测量模块的图1的数据通信系统。图7示出了根据一个实施例的用于图6的PHY的过程。图8示出了在PHY中增加了时钟减慢电路的图1的数据通信系统。图9示出了根据一个实施例的用于图8的PHY的过程。图10描绘了根据一个实施例的1000BASE-T数据通信系统。图11示出了根据一个实施例的用于图10的PHY的过程。
图12描绘了根据一个实施例的图11的PHY的进一步详情。图13示出了根据一个实施例的图12的符号发送器的详情。图14示出了根据一个实施例的图12的符号接收器的详情。图15示出了根据使用带内流控制的实施例的图1的MAC和PHY的简化视图。图16示出了根据一个实施例的用于图1的PHY的带内信令过程。图17示出了根据一个实施例的用于图1的PHY的自动协商(autonegotiation) 过程。用在此说明书中的每个参考数字的开头一位或几位指示了该参考数字第一次出 现的附图的号码。
具体实施例方式本发明的主题涉及增加1000BASE-T和10GBASE-T以太网的距离，也就是说，增加 lOOOBASE-I^P 10GBASE-T以太网可在其上操作的线缆长度。根据这里所公开的各种实施 例，降低了发送和接收数据速率，同时保持1000BASE-T和/或10GBASE-T的其他方面，诸如 物理编码子层(PCS)、错误校正和信令方案，从而允许指定用于lOOOBASE-I^P 10GBASE-T的 线缆长度大于100米。图1描绘了根据一个实施例的数据通信系统100。基于这里提供的公开和教导， 相关领域的技术人员将会清楚，虽然在所描述的实施例中，数据通信系统100的元素按一 种布置呈现，但是其他实施例可以以其他布置为特征。例如，数据通信系统100的元素可以 以硬件、软件或它们的组合的形式实现。在一些实施例中，数据通信系统100以其他方式与 IEEE标准802. 3的全部或部分(包括草案和被批准的修改)相符合。参考图1，数据通信系统100包括物理层设备(PHY) 102、媒体访问控制器(MAC) 104 和线缆106。PHY 102包括PHY核心108和选择数据速率除数N的数据速率模块116。数据 速率除数N可手工选择。PHY核心108包括PHY发送模块110和PHY接收模块112。图1的PHY 102可实现在网络接口模块中。网络接口模块可实现在诸如交换机、路 由器、网络接口控制器(NIC)等等的网络设备中。图2示出了具有包括图1的PHY 102和 MAC 104的网络接口模块202的交换机200。图3示出了具有包括图1的PHY 102和MAC 104的网络接口模块302的路由器300。图4示出了具有包括图1的PHY 102和MAC 104 的网络接口模块402的NIC 400。图5示出了根据一个实施例的用于图1的PHY 102的过程500。基于这里提供的 公开和教导，相关领域的技术人员将会清楚，虽然在所描述的实施例中，过程500的元素按 照一种布置呈现，但是其他实施例可以以其他布置为特征。例如，在各种实施例中，过程500 的一些或所有步骤可以按不同顺序执行，同时执行，等等。参考图5，数据速率模块116选择数据速率除数N (步骤502)。数据速率除数N可 以是正整数或是大于或等于1的实数。数据速率除数N可手工选择。例如，数据速率除数 可被设置在数据通信系统100等的寄存器中。PHY 102 从 MAC 104 接收数据字(data word) 130 (步骤 504)。PHY 发送模块以 M/N Gbps的数据速率通过线缆106发送表示数据字130的信号138 (步骤506)。对于 1000BASE-T,M = 1。对于10GBASE_T，M = 10。其效果是将所发送的数据速率从1000BASE-T或10GBASE-T的数据速率降低了因数N倍。PHY接收模块112以M/N Gbps的数据速率通过线缆106接收表示数据字146的信 号 140(步骤 508)。对于 1000BASE-T，M = 1。对于 10GBASE_T，M = 10。PHY 102 基于信号 140生成数据字146 (步骤510)，并且向MAC 104提供数据字146 (步骤512)。其效果是适 应了被从1000BASE-T或10GBASE-T的数据速率降低了因数N倍的所接收的数据速率。在一些实施例中，数据速率模块116基于线缆106的一个或多个特性来选择数据 速率除数N。图6示出了在PHY 102中增加了线缆测量模块602的图1的数据通信系统 100。图7示出了根据一个实施例的用于图6的PHY 102的过程700。参考图7，PHY 102 的线缆测量模块602测量线缆106的一个或多个特性(步骤702)。线缆测量模块602所测 量的特性可包括线缆106的长度、线缆106的信号传输质量等。用于测量线缆106的长度 的技术被公开在于2006年11月10日递交的、申请号No. 11/595,053的美国专利申请中， 该美国专利申请的公开通过引用全部并入于此。对线缆106的信号传输质量的测量可包括 对线缆接收模块128等通过线缆106接收的信号的“眼睛”张开程度的测量。基于所测量的线缆106的特性，PHY 102的数据速率模块116选择数据速率除数 N(步骤704)。数据速率除数N可以是正整数或是大于或等于1的实数。数据速率除数N 可手工选择。例如，数据速率除数可被设置在数据通信系统100等的寄存器中。或者，数据速率除数N可使用自动协商过程来选择。例如，自动协商过程可包括 IEEE nextPage 自动协商、诸如链路层发现协议(Link LayerDiscovery Protocol) (LLDP) 之类的高级别软件等。下面描述一个示例性的自动协商过程。PHY 102从MAC 104接收数据字130 (步骤706)。PHY发送模块以M/N Gbps的数 据速率通过线缆106发送表示数据字130的信号138 (步骤708)。对于1000BASE-T，M = 1。对于10GBASE-T，M = 10。其效果是将所发送的数据速率从1000BASE-T或10GBASE-T的 数据速率降低了因数N倍。PHY接收模块112以M/N Gbps的数据速率通过线缆106接收表示数据字146的信 号 140 (步骤 710)。对于 1000BASE-T，M = 1。对于 10GBASE-T，M = 10。PHY 102 基于信 号140生成数据字146，并且向MAC 104提供数据字146 (步骤712)。其效果是适应了被从 1000BASE-T或10GBASE-T的数据速率降低了因数N倍的所接收的数据速率。PHY 102根据本地时钟操作。在一些实施例中，数据速率除数N用来减慢PHY 102 的本地时钟。在这些实施例中，包括模拟和数字部分的PHY核心108被减慢了因数N倍。其 效果是将所发送的数据速率降低了因数N倍，并且适应了被降低了因数N倍的所接收的数 据速率。图8示出了在PHY 102中增加了时钟减慢电路802的图1的数据通信系统100。图9示出了根据一个实施例的用于图8的PHY 102的过程900。参考图9，数据速 率模块116选择数据速率除数N (步骤902)。数据速率除数N可以是正整数或是大于或等 于1的实数。数据速率除数N可手工选择。例如，数据速率除数可被设置在数据通信系统 100等的寄存器中。或者，如以上参考图6和图7所描述的，数据速率模块116可基于线缆 106的一个或多个特性来选择数据速率除数N。时钟减慢电路802基于基准时钟806和时钟除数N而生成本地时钟804，其中基准 时钟速率对本地时钟速率的比率是N (步骤904)。PHY102根据本地时钟804操作。基准时
8钟806可以是125MHz GMII时钟或其他时钟。PHY 102从MAC 104接收数据字130 (步骤906)。PHY发送模块以M/N Gbps的数 据速率通过线缆106发送表示数据字130的信号138 (步骤908)。对于1000BASE-T，M = 1。对于10GBASE-T，M = 10。其效果是将所发送的数据速率从1000BASE-T或10GBASE-T的 数据速率降低了因数N倍。PHY接收模块112以M/N Gbps的数据速率通过线缆106接收表示数据字146的信 号 140(步骤 910)。对于 1000BASE-T，M = 1。对于 10GBASE_T，M = 10。PHY 102 基于信号 140生成数据字146 (步骤912)，并且向MAC 104提供数据字146 (步骤914)。其效果是适 应了被从1000BASE-T或10GBASE-T的数据速率降低了因数N倍的所接收的数据速率。在一些1000BASE-T实施例中，PHY核心108内的数字机制被用来降低发送和接收 数据速率。图10描绘了根据一个实施例的1000BASE-T数据通信系统1000。基于这里提 供的公开和教导，相关领域的技术人员将会清楚，虽然在所描述的实施例中，数据通信系统 1000的元素按一种布置呈现，但是其他实施例可以以其他布置为特征。例如，数据通信系统 1000的元素可以以硬件、软件或它们的组合的形式实现。在一些实施例中，数据通信系统 1000以其他方式与IEEE标准802. 3的全部或部分(包括草案和被批准的修改)相符合。此 外，虽然参考1000BASE-T以太网描述了这些实施例，但是很容易将它们扩展至10GBASE-T 以太网。参考图10，数据通信系统1000包括物理层设备(PHY) 102、媒体访问控制器 (MAC) 104和线缆106。PHY 102包括PHY核心108、线缆测量模块114和数据速率模块116。 PHY核心108包括与MAC 104通信的物理编码子层(PCS)模块1008、与PCS模块1008通信 的符号模块1010、以及与符号模块1010通信的线缆模块1012，并且通过线缆106与链路伙 伴(未示出)通信。PCS模块1008包括PCS发送模块1018和PCS接收模块1020。符号模块1010包 括符号发送模块1022和符号接收模块1024。线缆模块1012包括线缆发送模块1026和线 缆接收模块1028。PCS发送模块1018、符号发送模块1022和线缆发送模块1026 —起被称 为PHY发送模块110。PCS接收模块1020、符号接收模块1024和线缆接收模块1028 —起被 称为PHY接收模块112。图11示出了根据一个实施例的用于图10的PHY 102的过程1100。基于这里提供 的公开和教导，相关领域的技术人员将会清楚，虽然在所描述的实施例中，过程1100的元 素按一种布置呈现，但是其他实施例可以以其他布置为特征。例如，在各种实施例中，过程 1100的一些或所有步骤可以以不同的顺序执行，同时执行，等等。参考图11，PHY 102的线缆测量模块114测量线缆106的一个或多个特性(步 骤1102)。线缆测量模块114所测量的特性可包括线缆106的长度、线缆106的信号传输 质量等。用于测量线缆106的长度的技术被公开在于2006年11月10日递交的、申请号 No. 11/595，053的美国专利申请中，该美国专利申请的公开通过引用全部并入于此。对线缆 106的信号传输质量的测量可包括对线缆接收模块128等通过线缆106接收的信号的“眼 睛”张开程度的测量。基于所测量的线缆106的特性，PHY 102的数据速率模块116选择数据速率除数 N(步骤1104)。在一些实施例中，N是正整数。在一些实施例中，N是大于或等于1的实
9数。在一个实施例中，数据速率模块116基于线缆测量模块114所测量的线缆106的长度 来选择数据速率除数N。例如，当线缆106的长度没有超过1000BASE-T所指定的最大长度 100米时，数据速率模块116可选择数据速率除数N = 1，从而导致1000BASE-T数据速率 为lGbps。当线缆106的长度超过100米时，数据速率模块116可为N选择更大的值。在 一个实施例中，可选的数据速率除数包括N= 1，N= 10和N= 100，分别导致数据速率为 lGbps、IOOMbps和10Mbps。在其他实施例中，可选择任何数据速率。例如，对于300米的线 缆长度，可选择500Mbps的数据速率。在另一个实施例中，数据速率模块116基于线缆测量模块114所测量的线缆106 的信号传输质量来选择数据速率除数N。例如，当对信号传输质量的测量值超过第一预定 阈值时，数据速率模块116可选择数据速率除数N = 1，从而导致1000BASE-T数据速率为 lGbps。当信号传输质量降低时，数据速率模块116可为N选择更大的值。在发送侧，PHY 102的PCS模块1008从MAC 104接收八比特的数据字130 (步骤 1106)。基于每个八比特数据字130，PCS发送模块1018生成四个三比特的脉冲幅度调制 (PAM-5)符号132 (步骤1108)。基于PAM-5符号132和所选的数据速率除数N，符号模块 1010的符号发送模块1022提供PAM-5线路信号134(步骤1110)，其中如下详细所述，PAM-5 线路信号134以125/N Mbaud表示PAM-5符号132。线缆模块1012的线缆发送模块1026 通过线缆106发送1000BASE-T信号138 (步骤1112)，其中1000BASE-T信号138表示PAM-5 线路信号134。其结果是PHY 102利用1000BASE-T信令以1/N Gbps的数据速率传送了数 据 130。在接收侧，线缆模块1012通过线缆106接收1000BASE-T信号140 (步骤1114)。基 于1000BASE-T信号140，线缆模块1012的线缆接收模块1028提供PAM-5线路信号142 (步 骤1116)。符号模块1010的符号接收模块1024基于PAM-5线路信号142提供PAM-5符号 144 (步骤1118)，其中PAM-5线路信号142以125/N Mbaud表示PAM-5符号144。PCS模块 1008的PCS接收模块1020基于PAM-5符号144生成八比特的数据字146 (步骤1120)，并 且向MAC 104提供数据字146 (步骤1122)。其结果是PHY 102利用1000BASE-T信令以1/ N Gbps的数据速率接收了数据146。图12描绘了根据一个实施例的图11的PHY 102的进一步详情。基于这里提供的 公开和教导，相关领域的技术人员将会清楚，虽然在所描述的实施例中，PHY 102的元素按 一种布置呈现，但是其他实施例可以以其他布置为特征。例如，PHY 102的元素可以以硬件、 软件或它们的组合的形式实现。参考图12，符号模块1010的符号发送模块1022包括四个符号发送器1202A-D，同 时符号模块1010的符号接收模块1024包括四个符号接收器1204A-D。线缆模块1012的线 缆发送模块1026包括四个线缆发送器1206A-D，同时线缆模块1012的线缆接收模块1028 包括四个线缆接收器1208A-D。线缆106包括四根双绞铜导线1210A-D。在发送侧，基于从MAC 104接收的每个八比特的数据字130，PCS发送模块1018 分别向符号发送器1202A-D提供四个三比特的PAM-5符号132A-D。下面在表1中示出了 PAM-5符号和PAM-5线路信号电平之间的对应关系。基于PAM-5符号132和所选的数据速 率除数N，每个符号发送模块1202A-D向各自的线缆发送器1206A-D提供各自的PAM-5线 路信号134A-D。PAM-5线路信号134A-D以125/N Mbaud表示PAM-5符号132A-D。基于PAM-5线路信号134，每个线缆发送模块1026A-D分别通过线缆106的双绞线1210A-D提供 1000BASE-T 信号 138A-D。
表 1在接收侧，线缆接收器1208A-D分别通过线缆106的双绞线1210A-D接收 1000BASE-T信号140A-D。基于1000BASE-T信号140，线缆接收器1208A-D分别向符号接收 器1204A-D提供PAM-5线路信号142A-D。基于PAM-5线路信号142，符号接收器1204A-D分 别生成PAM-5符号144A-D。PAM-5线路信号142以125/N Mbaud表示PAM-5符号144。基 于每组的四个PAM-5符号144A-D，PCS接收模块1020向MAC 104提供八比特的数据字146。图13示出了根据一个实施例的图12的符号发送器1202A的详情。符号发送器 1202B-D可以以类似的方式实现。基于这里提供的公开和教导，相关领域的技术人员将会清 楚，虽然在所描述的实施例中，符号发送器1202A的元素按一种布置呈现，但是其他实施例 可以以其他布置为特征。例如，符号发送器1202A的元素可以以硬件、软件或它们的组合的 形式实现。参考图13，符号发送器1202A包括发送过滤器1302A。对于每个从PCS发送模 块1018接收的PAM-5符号132A，发送过滤器1302A为N1000BASE-T符号时段生成相应的 PAM-5线路信号134A，其中N是所选的数据速率除数，并且1000BASE-T符号时段是8ns。对 于IGbps的全数据速率操作，N= I0 N的值可由数据速率模块116提供，或者可被实现为 图8的时钟减慢电路802。在一些实施例中，发送过滤器1302A包括复制模块1304。复制模块1304为相应 的N 1000BASE-T符号时段生成表示每个PAM-5符号132A的PAM-5线路信号134A的电平。 此技术有效地提供了每个PAM-5符号132A的N个连续副本，从而将1000BASE-T的数据速率降低了因数N倍。在一些实施例中，发送过滤器1302A包括插值模块1306。插值模块1304为相应 的N 1000BASE-T符号时段生成表示在连续的PAM-5符号132A之间的插值的PAM-5线路信 号134A的电平。这些插值也将1000BASE-T的数据速率降低了因数N倍，并且为传输产生 了更平滑的曲线。图14示出了根据一个实施例的图12的符号接收器1204A的详情。符号接收器 1204B-D可以以类似的方式实现。基于这里提供的公开和教导，相关领域的技术人员将会清 楚，虽然在所描述的实施例中，符号接收器1204A的元素按一种布置呈现，但是其他实施例 可以以其他布置为特征。例如，符号接收器1204A的元素可以以硬件、软件或它们的组合的 形式实现。参考图14，符号接收器1204A包括接收过滤器1402A。接收过滤器1402A为PAM-5 线路信号142A的每个N 1000BASE-T符号时段生成一个PAM-5符号144A，其中N是所选的 数据速率除数N。对于IGbps的全数据速率操作，N= 1。N的值可由数据速率模块116提 供，或者可被实现为图8的时钟减慢电路802。在一些实施例中，接收过滤器1402A包括采样模块1412。接收过滤器1402A可基 于PAM-5线路信号142A而为每个1000BASE-T符号时段生成内部PAM-5符号，然后采样模 块1412可向PCS模块1008提供每第N个内部PAM-5符号作为PAM-5符号144A。在一些实施例中，接收过滤器1402A包括函数模块1414。函数模块1414在N 1000BASE-T符号时段期间生成每个PAM-5符号144A作为PAM-5线路信号142A的电平的函 数。例如，可在N 1000BASE-T符号时段期间基于PAM-5线路信号142A的电平的平均而生 成每个PAM-5符号144A。也可预期其他函数。再参考图1，各种技术可被用来当PHY 102正以降低的数据速率操作时允许MAC 104与PHY 102—起操作。例如，MAC 104可根据所选的数据速率除数N来调节它的时钟速率。在一个1000BASE-T的示例中，PHY 102可以以所选的IOOMbps的数据速率操作， 同时MAC 104以100Mbps GMII数据速率操作。与标准100BASE-TX相比，此方法的优点是 当线缆106的长度超过100米时性能可超过100BASE-TX的性能。作为另一个示例，MAC 104可使用数据字复制以降低对PHY 102的数据传送的有 效速率。根据这样的实施例，MAC 104和PHY 102之间的链路以全速运行(也就是说，对于 1000BASE-T 为 lGbps，对于 10GBASE-T 为 lOGbps)，并 MAC 104 向 PHY 102 将每个数据字发送 N次，从而导致有效数据速率对于1000BASE-T为1/N Gbps，对于10GBASE-T为10/N Gbps0作为另一个示例，PHY 102和MAC 104可使用流控制来以不同的数据速率操作。此 技术允许MAC 104以1000Mbps、IOOMbps等的标准GMII数据速率从主机接收数据，同时PHY 102可以以其他数据速率操作。在一些实施例中，MAC 104和PHY 102使用带外流控制。例如，PHY 102可利用一 个或多个专用引脚向MAC 104提供流控制信号。在其他实施例中，MAC 104和PHY 102使用 带内流控制。图15示出了根据使用带内流控制的实施例的图1的MAC 104和PHY 102的 简化视图。参考图15，PHY 102包括存储从MAC 104接收的数据130的第一先进先出缓冲器(FIFO) 1520，以及当存储在FIFO 1502中的数据130的量超过预定阈值时向MAC 104发送 暂停信号1506的流控制电路1504。这样的流控制技术的进一步详情被公开在于2007年4 月4日递交的、申请号No. 11/696，476的美国专利申请中，该美国专利申请的公开通过引用 全部并入于此。在使用线缆长度来选择数据速率的实施例中，可预期两个链路伙伴都将会得到类 似的线缆长度测量值，所以将会选择相同数据速率用于通信。然而，当使用信号传输质量来 选择数据速率时，链路伙伴可能对信号质量得到不同的测量值。在这些实施例中，链路伙伴 可使用带内信令来确保两个链路伙伴都选择相同数据速率。图16示出了根据一个实施例的用于图1的PHY 102的带内信令过程1600。PHY 102的链路伙伴可使用类似的过程。基于这里提供的公开和教导，相关领域的技术人员将会 清楚，虽然在所描述的实施例中，过程1600的元素按一种布置呈现，但是其他实施例可以 以其他布置为特征。例如，在各种实施例中，过程1600的一些或所有步骤可以以不同的顺 序执行，同时执行，等等。参考图16，PHY 102首先选择IGbps的全数据速率(步骤1602)。如果信号质量 足够(步骤1604)，并且链路伙伴报告了足够的信号质量(步骤1606)，那么过程1600结 束(步骤1608)。但是如果信号质量不够(步骤1604)，那么PHY 102通知链路伙伴(步骤 1610)并且在再次检查信号质量(步骤1604)之前将数据速率降低预定量(步骤1612)。 此外，如果链路伙伴报告了信号质量不够(步骤1606)，那么PHY 102降低数据速率(步骤 1612)并且再次检查信号质量(步骤1604)。图17示出了根据一个实施例的用于图1的PHY 102的自动协商过程1700。PHY 102的链路伙伴可使用类似的过程。基于这里提供的公开和教导，相关领域的技术人员将会 清楚，虽然在所描述的实施例中，过程1700的元素按一种布置呈现，但是其他实施例可以 以其他布置为特征。例如，在各种实施例中，过程1700的一些或所有步骤可以以不同的顺 序执行，同时执行，等等。参考图17，PHY 102和它的链路伙伴选择表示了 PHY 102可支持的最大速度的最 小数据速率除数mmin (步骤1702)。例如，PHY 102可使用用于选择数据速率除数N的上 述技术。链路伙伴也选择最小数据速率除数N2min。PHY 102具有通过最大数据速率除数mmax来表示的预定最小支持速度。链路伙 伴也具有通过最大数据速率除数N2maX来表示的预定最小支持速度。在自动协商期间，PHY 102和它的链路伙伴互相通知它们的Nmin和Nmax的值(步骤1704)。如果(Nlmax < N2min)或(N2max < Nlmin)(步骤1706)，那么没有共同速度，并且 过程1700结束(步骤1708)。否则，PHY 102和它的链路伙伴都选择作为Nlmin和N2min 的更大者的共同数据速率除数N(步骤1710)。过程1700结束(步骤1708)。各种实施例可以以数字电子电路的形式，或者以计算机硬件、固件、软件形式，或 者以它们的组合的形式实现。该装置可实现在有形地实施在机器可读存储装置中的、用于 通过可编程处理器来执行的计算机程序产品中；并且这些方法步骤可通过执行指令程序的 可编程处理器来执行，该指令程序通过操作输入数据并生成输出来执行功能。该实施例可 实现在可编程系统可执行的一个或多个计算机程序中，该可编程系统包括至少一个所耦合 的、用于从数据存储系统接收数据和指令并且向数据存储系统发送数据和指令的可编程处理器，至少一个输入设备以及至少一个输出设备。如果需要的话，每个计算机程序可用高 级过程性的或面向对象的编程语言，或者用汇编或机器语言来实现；并且在任何情况下，语 言可以是被编译的或被解释的语言。合适的处理器例如包括通用和专用微处理器。一般 而言，处理器将会从只读存储器和/或随机存取存储器接收指令和数据。一般而言，计算机 将会包括用于存储数据文件的一个或多个大容量存储器件；这样的器件包括磁盘，诸如内 部硬盘和可移动盘；磁光盘；以及光盘。适用于有形地实施计算机程序指令和数据的存储 器件包括所有形式的非易失性存储器，例如包括半导体存储器器件，诸如EPROM、EEPROM和 闪存器件；磁盘，诸如内部硬盘和可移动盘；磁光盘；以及CD-ROM盘。上述任何内容可通过 ASIC(专用集成电路)来补充，或者可被并入ASIC中。 已描述了一些实现方式。然而，将会被理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下 可进行各种修改。因此，其他实现方式也在权利要求的范围内。
权利要求
一种物理层设备PHY，包括数据速率模块，用于选择数据速率除数N，其中N是正整数或者大于或等于1的实数中的至少一种；以及PHY核心，包括PHY发送模块，用于以M/N Gbps的数据速率发送第一信号，以及PHY接收模块，用于以M/N Gbps的数据速率接收第二信号；其中所述第一和第二信号遵从如下两种标准中的至少一种1000BASE T，其中M＝1，以及10GBASE T，其中M＝10。
2.如权利要求1所述的PHY，还包括线缆测量模块，用于测量传输所述第一信号和所述第二信号的线缆的一个或多个特性；其中所述数据速率模块基于所述线缆的一个或多个特性来选择所述数据速率除数N。
3.如权利要求2所述的PHY，其中所述线缆的一个或多个特性包括如下特性中的至少 一个所述线缆的长度；或者 所述线缆的信号传输质量。
4.如权利要求1所述的PHY，还包括时钟减慢电路，用于基于基准时钟速率生成本地时钟速率，其中所述基准时钟速率对 所述本地时钟速率的比率是N ；其中所述PHY核心根据所述本地时钟速率操作。
5.如权利要求1所述的PHY，还包括物理编码子层PCS发送模块，用于以125Mbaud的符号速率生成脉冲幅度调制PAM-5符 号；以及符号发送模块，用于针对每个所述PAM-5符号为N个连续符号时段生成PAM-5线路信号。
6.如权利要求5所述的PHY其中每个所生成的PAM-5线路信号的电平表示相应的PAM-5符号。
7.如权利要求5所述的PHY其中每个所生成的PAM-5线路信号的电平表示在连续的所述PAM-5符号之间的插值。
8.如权利要求1所述的PHY，还包括线缆接收模块，用于基于所述第二信号生成脉冲幅度调制PAM-5线路信号；以及 符号接收模块，用于为每个所述PAM-5线路信号的每N个连续符号时段生成一个PAM-5 符号。
9.一种网络接口模块，包括 如权利要求1所述的PHY ；以及媒体访问控制器，用于向所述PHY模块提供第一数据，并且从所述PHY接收第二数据。
10.如权利要求9所述的网络接口模块，还包括先进先出缓冲器(FIFO)，用于存储从所述媒体访问控制器接收的第一数据；以及流控制电路，用于当存储在所述FIFO中的第一数据的量超过预定阈值时向所述媒体 访问控制器发送暂停信号。
11.一种网络设备，包括如权利要求9所述的网络接口模块。
12.如权利要求11所述的网络设备，其中所述网络设备选自由如下设备组成的组 网络交换机；路由器；以及 网络接口控制器。
13.一种方法，包括选择数据速率除数N，其中，N至少是下列之一正整数，或者大于或等于1的实数；以速率M/N Gbps发送第一信号；以及以速率M/N Gbps接收第二信号，其中，第一和第二信号至少遵照至少下述之一1000BASE-T，其中 M=I,以及10GBASE-T，其中 M = 10。
14.如权利要求13所述的方法，还包括测量传输第一和第二信号的线缆的一个或多个特征；以及 基于所述线缆的一个或多个特征来选择数据速率除数N。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述线缆的一个或多个特征至少包括下述之一 线缆的长度；或者线缆的信号传输质量。
16.如权利要求13所述的方法，还包括基于基准时钟速率生成本地时钟速率，其中，所述基准时钟速率与所述本地时钟速率 的比率是N，其中，第一信号根据所述本地时钟速率发送；并且第二信号根据所述本地时钟速率接收。
17.如权利要求13所述的方法，还包括以符号速率125Mbaud生成脉冲幅度调制PAM-5符号；以及 为每个所述PAM-5符号的N个连续符号时段生成PAM-5线路信号。
18.如权利要求17所述的方法，其中，每个生成的PAM-5线路信号的电平表示相应的PAM-5符号。
19.如权利要求17所述的方法其中，每个生成的PAM-5线路信号的电平表示连续PAM-5符号间的插值。
20.如权利要求13所述的方法，还包括基于所述第二信号生成脉冲幅度调制PAM-5线路信号；以及 为每个PAM-5线路信号的每N个连续符号时段生成一个PAM-5符号。
21.如权利要求13所述的方法，还包括在先进先出缓冲器(FIFO)中存储由所述第一信号表示的数据；以及当存储在FIFO中的数据量超过预定阙值时，发送暂停信号。
全文摘要
具有相应方法的物理层设备(PHY)包括数据速率模块，用于选择数据速率除数N，其中N是正整数或者大于或等于1的实数中的至少一种；以及PHY核心，该PHY核心包括用于以M/N Gbps的数据速率发送第一信号的PHY发送模块，以及用于以M/N Gbps的数据速率接收第二信号的PHY接收模块；其中第一和第二信号遵从如下两种标准中的至少一种1000BASE-T，其中M＝1，以及10GBASE-T，其中M＝10。
文档编号H04L5/14GK101897145SQ200880120422
公开日2010年11月24日 申请日期2008年12月11日 优先权日2007年12月11日
发明者奥兹戴尔·巴堪, 威廉·洛, 纳飞·比沙瑞 申请人:马维尔国际贸易有限公司