一种以太网传输装置的制作方法

专利名称：一种以太网传输装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及以太网通信领域，尤其涉及一种以太网传输装置。
背景技术：
现有标准的10/100M以太网传输，采用的是四线(两对)传输技术， 一个 差分线对专用于从本地向对端发送以太网数据，另外一个差分线对专用于接收 来自对端的信号。进而，现有10/100M以太网传输技术中，每个以太网物理端 口至少需要两对差分线进行数据收发，所以占用的线缆资源也较多。
为此，本申请人在申请号为200610099454.4、名称为"一种适用低于千 兆传输速率的以太网传输装置及方法"的专利申请文件中提出了 一种低于千兆 传输速率的两线以太网传输技术，每个物理端口只使用一对差分线即可同时完 成接收和发送任务。具体而言， 一个单对差分线接口 (连接于一对差分线的接 口 )对应的两线收发通道中包括用以分离发送和接收通道的通道分离单元，当 PHY芯片工作于全双工通信模式时，所述通道分离单元为回波抵消单元，用于 根据自单对差分线接口获得的接收信号和发往本单对差分线接口的本地发送 信号还原出对端信号；当PHY芯片工作于半双工通信模式时，所述通道分离单 元为冲突检测单元，用于检测单对差分线接口连接的一对差分线上是否存在信 号沖突，如果存在冲突，则暂停向单对差分线接口传输本地发送信号。由于每 个物理端口只要一个差分线对就可以实现低于千兆传输速率的以太网传输，因 此相对现有10/10画以太网传输节省了线缆资源。
由于传输速率越高对应的传输距离就越短，因此如何利用低于千兆传输速 率的两线以太网传输技术在保证一定传输速率的基础上提高传输距离或者利 用较低成本达到更高传输速率，则是迫切希望解决的问题。另外，现有以太网 传输仍然局限在标准所规定的4对线的方式下，无法将速率分担到更多的线对
上去，这一方面是现有技术的思维方向局限在标准的框架下所致，另一方面没 有寻找到合适的解决大对数线缆成本的问题，最后，现有以太网的速率等级局
限在10/100/100謹三个等级下，没有中间等级的速率，例如30M，50固。而实 际组网应用中，往往出现100M不足，1000M太多的情况(而且1000M经常需 要光传输，成本较高，而且需要获得光纤铺设许可)，无法实现资源的合理配 置，用户无法得到最贴近其需求的产品。

发明内容
本发明要解决的问题是提供一种以太网传输装置，该装置能够实现隶属于 同 一物理端口的多个收发共线的单对差分线并行捆绑传输，由此达到在保证相 同传输速率基础上能够实现更远的传输或者利用较低成本实现更高的传输速率。
为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的 一种以
太网传输装置，包括服务于同 一个物理端口的至少两个单对差分线接口以及至 少两个与单对差分线接口对应的两线收发通道，所述每个两线收发通道的传输
速率等于或低于100兆，每个两线收发通道中的接收通道都包括交叉干扰抵消
号对上述接收通道接收信号的影响。
优选的，所述交叉干扰抵消单元具体包括干扰估算子单元和抵消子单元， 其中，干扰估算子单元，用以根据其余单对差分线接口对应的两线发送通道提 供的本地发送信号估算对本通道接收造成的干扰信号；抵消子单元，用以从本 通道接收的信号中抵消掉上述干扰信号。
优选的，还包括延时对齐单元，用以消除不同接收信道的接收信号的传输 时延差异。
优选的，还包括控制单元，用以控制两线并传模式和标准四线传输模式之 间的选择切换。
优选的，所述控制单元包括通道选择子单元，用以在多个两线收发通道中
选择标准四线传输模式下的发送通道和接收通道。
优选的，在标准四线传输模式下，未被选为发送通道的其余两线发送通道 处于断路状态，未被选为接收通道的其余两线接收通道处于断路状态。
优选的，所述控制单元包括交叉干扰控制子单元，用以控制交叉干扰抵消 单元在标准四线模式下关闭以及在两线并传模式下开启。
优选的，所述控制单元包括延时对齐控制子单元，用以控制延时对齐单元 在标准四线模式下关闭以及在两线并传模式下开启。
优选的，所述两线收发通道包括用以分离发送和接收通道的通道分离单 元，所述控制单元包括通道分离控制子单元，用以控制通道分离单元在标准四 线模式下关闭以及在两线并传模式下开启。
优选的，所述通道分离单元为全双工通信模式下的回波抵消单元或者半双 工通信模式下的冲突检测单元。
优选的，包括单对差分线接口的个数大于等于5。
优选的，所述单对差分线接口在物理端口外接的线缆为电话线。
以上技术方案可以看出，在本发明中多个两线收发通道并行传输数据，而 且每个接收通道设置有交叉干扰抵消单元，可以消除经其余单对差分线接口传 输的本地发送信号对本通道接收信号的影响，从而实现两线传输模式下，多线 对并行捆绑传输，提高了传输速率，结合现有的运营商闲置电话线资源可以实 现成本很低的高速率的传输，而相对于传统的电传输来说，由于每根线上传输 的速率比较低，因此传输的距离大大提高，而且线对数也不再受到标准的四对 线的限制。
进一步，通过设置延时对齐单元消除不同接收信道信号的传输时延差异， 使得各接收通道中的相关信号在时间上能够对齐。
更进一步，通过设置控制单元，使得本发明以太网传输装置既能够实现两 线并行捆绑传输，又能兼容现有的标准四线以太网传输技术。


图1为本发明以太网传输装置第一优选实施例结构示意图； 图2本发明以太网传输装置第二优选实施例结构示意图； 图3本发明以太网传输装置第三优选实施例结构示意图； 图4本发明以太网传输装置第四优选实施例结构示意图。
具体实施例方式
请参阅l，其为本发明以太网传输装置第一优选实施例结构示意图。本实 施例中的物理层PHY芯片对应于本发明的以太网传输装置，该PHY芯片可以工 作于全双工通信方式。PHY芯片主要包括第一两线发送通道ll、第一两线接收 通道12、第二两线发送通道14以及第二两线接收通道13。其中，两线收发通 道的传输速率等于或低于IOOM。
第 一 两线发送通道11和第 一 两线接收通道12对应于第 一单对差分线接口 15，第二两线发送通道14和第二两线接收通道13对应于第二单对差分线接口 16，第一单对差分线接口 15和第二单对差分线接口 16服务于一个物理端口(即 同一用户)，并各连接有一对差分传输线。就芯片级的以太网传输装置而言， 所述单对差分线接口在物理上通常表现为PHY芯片的管脚。
第 一单对差分线接口 15对应于第 一 两线发送通道11和第 一 两线接收通道 12构成的第一两线收发通道，第二单对差分线接口 16对应于第二两线发送通 道14和第二两线接收通道13构成的第二两线收发通道。当PHY芯片处于工作 状态时，第一两线收发通道和第二两线收发通道用以并行传输数据，由于第一 单对差分线接口 15和第二单对差分线接口 16服务于同一物理端口，即针对于 同一用户，因此相当于上述两个接口各自连接的差分线对捆绑传输数据，从而 加快了传输速率。
由于每对差分线都是既用于接收又用于发送，即工作在两线传输模式，因 此每个单对差分线接口对应的收发通道都是两线收发通道。需要说明，由于本
发明针对的是如何采用两线传输模式进行捆绑传输以提高传输速率的问题，因 此，在后面具体介绍两线收发通道中，只针对本发明实质涉及、与现有技术不 同的结构单元做详细说明，对子本发明并不关心、和现有相同的结构单元不做 说明，例如收发通道中对传输信号进行常规物理层处理的单元(如各种编解码 单元等)。
就本实施例而言，每个单对差分线接口对应的接收通道都包括回波抵消单
元和交叉干扰抵消单元，以第一单对差分线接口 15及其对应的两线收发通道 为例，第一两线接收通道12包括第一回波抵消单元121和第一交叉干扰抵消 单元122。具体而言，通过第一回波抵消单元121消除经第一单对差分线接口 15 (即本单对差分线接口 )传输的本地发送信号对本通道接收信号的影响，通 过第一交叉干扰抵消单元122消除经第二单对差分线接口 16 (即其余单对差 分线接口)传输的本地发送信号对本通道接收信号的影响，下面分别予以详细 介绍。
从图中可以看出，第一两线接收通道12中的第一回波抵消单元121可以 从第一两线发送通道11获得发往第一单对差分线接口 15的本地发送信号，换 而言之，第一两线发送通道11在将本地发送信号传输至第一单对差分线接口 15时同时也提供给了第一回波抵消单元121。本领域技术人员知道，在两线传 输模式下，第一两线接收通道12自第一单对差分线接口 15获得的接收信号至 少是对端信号和本地发送信号叠加在一起的混合信号，因此进入第一回波抵消 单元121的接收信号中不但包括对端发送过来的原始对端信号，至少还包括发 往第一单对差分线接口 15的本地发送信号。又由于第一回波抵消单元121还 从第一两线发送通道11获得发往第一单对差分线接口 15的本地发送信号，因 此根据现有数字信号处理(DSP)技术，第一回波抵消单元121可以从其自第 一单对差分线接口 15获得的混合接收信号中抵消掉发往该接口的本地发送信 号。
前述提到，第一单对差分线接口 15和第二单对差分线接口 16服务于同一
物理端口，它们各自对应的一对差分线捆绑服务于同一用户，由于线对之间是 没有屏蔽的，因此这两对差分传输线由于电磁干扰会产生信号的相互干扰。具 体而言，经第二单对差分线接口 16传输的本地发送信号在差分线上传输时， 会对与第一单对差分线接口 15连接的差分线对上的接收信号造成干扰，反之
同理。进一步，第一两线接收通道12自第一单对差分线接口 15获得的接收信 号中还包括经第二单对差分线接口 16传输的本地发送信号对其造成的干扰信 号，反之同理。
为了解决上述问题，在每个接收通道中设置交叉干扰抵消单元，用以消除 经其余单对差分线接口传输的本地发送信号对本通道接收信号的影响。以第一 两线接收通道12为例，自第一单对差分线接口 15获得的接收信号经过第一回 波抵消单元121处理后，已经消除了本对差分线上发送信号对本通道接收信号 的影响，此后，进入第一交叉干扰抵消单元122进行处理。
第一交叉干扰抵消单元122具体包括干扰估算子单元和抵消子单元。其 中，干扰估算子单元自第二两线发送通道14获得发往第二单对差分线接口 16 的本地发送信号，并根据该信号以及分别连接于第一单对差分线接口 15和第 二单对差分线接口 16的两对差分传输线的相关物理参数，估算经第二单对差 分线接口 16传输的本地发送信号对第一两线接收信道12接收造成的干扰信 号。差分传输线的相关物理参数主要是指其两对差分线之间的相对距离以及线 的自身物理参数等等。
进而，再由抵消子单元根据DSP等信号处理技术，自第一单对差分线接口 15获得的接收信号中抵消掉干扰估算子单元提供的干扰信号，即消除经第二 单对差分线接口 16传输的本地发送信号对第一两线接收通道12接收信号造成 的影响。
通过上述分析可知，第一两线接收通道12自第一单对差分线接口 15获得 信号后，通过第一回波抵消单元121抵消本对差分线上发送对接收的干扰，然 后通过第一交叉干护^氐消单元122抵消其他线差分线对上发送对本差分线对
接收的干扰，此后获得的接收信号基本是原始的对端发送信号。由此可见，通 过两线接收通道中交叉干扰单元的设置，解决了捆绑传输的多对差分线上传输 信号相互千扰问题，使得两线模式下多线对并行传输得以实现，提高了传输速 率。
请参阅2，其为本发明以太网传输装置第二优选实施例结构示意图。本实
施例与第一实施例的区别之处在于，本实施例中的PHY芯片可以工作在半双工 通信模式下，即只收不发或只发不收(收、发不同时)，而第一实施例中的PHY 芯片可以工作在全双工通信模式，即收发同时。通信模式的变化，导致第一两 线接收通道12中的第一回波抵消单元121被第一冲突检测单元123所代替， 相应地，第二两线接收通道13中的第二回波抵消单元131被第二冲突检测单 元133所代替。关于两个实施例相同的交叉干扰抵消单元等内容不再赘述。
设置冲突检测单元的主要目的是保证在本对差分传输线接收对端信号时， 不会向该对差分传输线发送本地信号，进而满足半双工通信模式的要求。在实 际应用中，冲突检测实现方案很多，例如根据电压信号的幅度进行冲突检观'j, 如果本对差分线上存在叠加的混合信号，那么电压信号的幅度和正常信号的幅 度会有较大差别；又例如将第一单对差分线接口 15接收的信号和第一两线发 送通道14发送到第一单对差分线接口 15的本地发送信号进行比较，判别是否 一致。若一致，证明没有冲突，说明第一单对差分线接口 15连接的差分线对 上不存在对端传输过来的信号；若不一致，说明第一单对差分线接口 15连接 的差分线对上有对端传输过来的信号，即差分线上存在沖突。
总之，如果冲突检测单元检测到本对差分传输线上存在沖突，则对应的两 线发送通道停止向本单对差分线接口发送数据，并作随机化的延迟发送处理， 以减少再次发送时两端又发生发送冲突的可能性。换而言之，两线发送通道的 发送与否受沖突检测单元的影响。
通过第一、第二实施例可知，无论PHY芯片是工作在两线全双工通信模式, 还是工作在两线半双工工作模式，为了达到多线对捆绑传输的目的，都需要在 两线接收通道中设置交叉干扰单元。虽然以上具体实施例均是以两对差分线捆 绑传输，即两个单对差分线接口服务于同一物理端口为例进行的说明，但本领 域技术人员应该意识到，依据相同的原理可以实现三对、四对甚至更多对差分 线在两线模式下捆绑传输，进而使得本发明以太网传输装置能够支持更高的传
输速率，而且能够达到的总传输速率十分灵活，例如，每对差分线传输100M, 3对差分线捆绑并行传输可达300M， 5对差分线捆绑并行传输可达50謹，同理可 以达到70画、800M等等。此外，在与现有10/100M自适应PHY芯片相比,如果传 输速率相同，例如均是100M,如果本发明采用5对线并行捆绑传输，则每对线 上只需分担20M的传输速率即可，本领域技术人员知道，每对线上传输速率越 高相对应的传输距离越短，由于本实施例PHY芯片每对线的传输速率是20M,而 现有每对线的传输速率是100M，因此显而易见，在总传输速率相同的情况下， 采用本发明PHY芯片进行的两线并行传输比采用传统10/100M自适应PHY芯片进 行的四线电传输，不但节省了线缆资源，而且能够传输的更远，此外由于电信 运营商拥有大量闲置的电话线资源，可以实现更多线对，更低传输速率，在较 佳的方式下，可远超过现有以太网传输距离，从资源合理配置的角度讲，本发 明可以利用提供更多速率等级的以太网传输装置，比如50M, 300M，60固等等， 用户可以得到更贴近其真实需求的选择，丰富了以太网产品市场，由于存在大 量的闲置电话线，因此来自线缆的成本不但没有上升反而降低很多。
进一步，由于捆绑传输的多对差分线有可能参数不完全一致，例如线的长 短不严格一致，由此会带来不同的传输时延。又由于捆绑传输的多对差分线用 于传输同一用户的数据，因此它们之间是相关的，如果自不同线对接收的信号 传输时延不同，就有可能导致发送的数据和接收的数据不一致，即通信错误。
因此，优选的，在每个两线接收通道中设置延时对齐单元，用以消除不同 接收信道的接收信号的传输时延差异。请结合参阅图3,其为本发明以太网传 输装置第三优选实施例结构示意图。本实施例与第 一优选实施例的主要区别之 处在于，本实施例在第一两线接收通道12和第二两线接收通道13之前设置了 延时对齐单元17。对于本实施例与第一实施例相同的部分，不再赘述。
具体而言，自第一单对差分线接口 15获得的接收信号和自第二单对差分 线接口 16获得的接收信号都先进入延时对齐单元17进行处理，消除传输时延 上的差异。如果传输时延存在，那么自两个单对差分线接口写入延时对齐单元 的数据在时间上并不是完全对齐，但是通过延时对齐单元对先写入数据进行特 定时间的緩存后，从延时对齐单元读出数据至第一两线接收通道12和第二两 线接收通道13时即可达到对齐目的。此后，进入第一两线接收通道12和第二 两线接收通道]3的信号按照第一实施例中所述内容进行处理，此处不再赘述。
进一步，由于每台以太网设备中究竟配置哪种PHY芯片，通常是根据其将 来的应用环境需求而定。但是， 一台以太网设备的应用环境不会一成不变，例 如，对端传输设备变更导致对端传输设备支持的传输方式改变，假设原有对端 传输设备的物理层PHY芯片支持两线传输模式，而新对端传输设备支持标准四 线传输模式。为此，本申请人还公开了一种以太网传输装置，不仅支持两线模 式下的多线对捆绑并传，还可以兼容标准四线传输模式。请参阅图4，其为本 发明 一种以太网传输装置第四优选实施例的结构示意图。
从图中可以看出，本实施例和第三实施例的区别之处主要在于，PHY芯片 内部还包括与各两线收发通道耦合的控制单元18,所述控制单元18用以控制 两线并传模式和标准四线传输模式之间的选择切换。控制单元18具体包括通 道选择子单元181、回波抵消控制子单元182、交叉干扰控制子单元183以及 延时对齐控制子单元184。
当选择PHY芯片的传输模式为两线并传时，回波抵消控制子单元182开启 各两线接收通道中的回波抵消单元，使其处于工作状态；交叉干扰控制子单元 183开启交叉干扰抵消单元，使其处于工作状态；延时对齐控制子单元184开 启延时对齐单元，使其处于工作状态。
当从两线并传模式切换到标准四线模式时，由通道选择子单元181在两个 单对差分线接口对应的两线收发通道之间进行选择，具体而言，是在多条两线
接收通道中选择其中的一条作为标准四线传输模式下的接收通道，并在多条两
线发送通道中选择其中的一条作为标准四线传输模式下的发送通道，需要注 意，标准四线传输模式下的接收通道和发送通道不对应千同一个单对差分线接 口。至于如何选择，既可以由用户配置，也可以设置一个默认的选择方式。
例如，选择第一两线发送通道11作为标准四线传输模式下的发送通道， 即通过第一单对差分线接口 15及其连接的差分线对向对端传输本地发送信
号；选择第二两线接收通道13作为标准四线传输模式下的接收通道，即通过 第二单对差分线接口 16及其连接的差分线对接收来自对端的信号。对于未选 中的两线发送通道和接收通道则处于断路状态。此外，当从两线并传模式切换 到标准四线模式时，回波抵消控制子单元182还需关闭两线接收通道中的回波 抵消单元，交叉干扰控制子单元183关闭交叉干扰抵消单元，以及延时对齐控 制子单元184关闭延时对齐单元。
需要说明，为了完全兼容现有标准四线传输，可以设置交叉干扰控制子单 元在标准四线传输模式下关闭交叉干扰抵消单元，但是实际应用中，为了达到 较好的接收效果，也可以在四线传输模式下依旧保持交叉干扰抵消单元处于工 作状态，这种情况下，即无需在控制单元中设置交叉干扰控制子单元。另外， 如果PHY芯片不包括延时对齐单元，那么控制单元中也自然不需要设置延时对 齐控制子单元。
此外，虽然上述第三优选实施例和第四优选实施例是以第一实施例为基础 进行的说明，但第三优选实施例中新增加的延时对齐单元和第四优选实施例中 新增加的控制单元同样适用于第二优选实施例中工作在半双工通信模式的 PHY芯片，实现原理相同，不再赘述。
而且，本领域技术人员应该认识到，虽然上述各优选实施例只是以两个差 分线对并传为例说明本发明的以太网传输装置，但是基于同样原理，本发明以 太网传输装置(如PHY芯片)可以包括两个以上的两线收发通道，相应地，服
务于同一物理端口的两线收发通道可以是3个、4个甚至更多，从而实现3对、 四对甚至更多对差分线在两线传输模式下并行捆绑传输。
以上提供的多个较佳实施方式中的以太网传输装置，可以利用现有闲置的 电话线作为传输媒质，即本发明各实施例所述的单对差分线接口在物理端口外 接的线缆为电话线。目前，电信运营商已经铺设了很多的电话线，特别是城镇 居民，很多家庭事实上都用两根电话线入户，而绝大部分家庭只使用了一根。 这也就是说用户到电信局之间很多电话线都在闲置状态中。进而，电信局可以 采用多根电话线捆绑传输以太网数据至用户側，相对于现有四线传输模式而 言，在传输总速率相同的情况下，由于本发明捆绑传输时每对线上分担的传输 速率较低，因此总体上可以传输更远的距离。
另一方面，捆绑传输可以在保证传输速率的基础上提供更高的传输速率。 这样的情况还可能出现在楼宇之间的互联，业务量大，楼宇之间又有很多的电 话线可能是闲置的，采用本发明提供的技术方案，则可以有效利用闲置电话线 资源，在保证传输距离的同时，提高传输速率。
以上对本发明所提供的以太网传输装置进行了详细介绍，本文中应用了 具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于 帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依 据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1、一种以太网传输装置，包括服务于同一个物理端口的至少两个单对差分线接口以及至少两个与单对差分线接口对应的两线收发通道，所述每个两线收发通道的传输速率等于或低于100兆，其特征在于每个两线收发通道中的接收通道都包括交叉干扰抵消单元，用以消除来自其他收发通道并经对应单对差分线接口传输的本地发送信号对上述接收通道接收信号的影响。
2、 如权利要求1所述的以太网传输装置，其特征在于所述交叉干扰抵 消单元具体包括干扰估算子单元和抵消子单元，其中，干扰估算子单元，用以根据其余单对差分线接口对应的两线发送通道提供 的本地发送信号估算对本通道接收造成的千扰信号；抵消子单元，用以从本通道接收的信号中抵消掉上述干扰信号。
3、 如权利要求1所述的以太网传输装置，其特征在于还包括延时对齐 单元，用以消除不同接收信道的接收信号的传输时延差异。
4、 如权利要求1至3中任意一项所述的以太网传输装置，其特征在于 还包括控制单元，用以控制两线并传模式和标准四线传输模式之间的选择切换。
5、 如权利要求4所述的以太网传输装置，其特征在于所述控制单元包 括通道选择子单元，用以在多个两线收发通道中选择标准四线传输模式下的发 送通道和接收通道。
6、 如权利要求5所述的以太网传输装置，其特征在于在标准四线传输 模式下，未被选为发送通道的其余两线发送通道处于断路状态，未被选为接收 通道的其余两线接收通道处于断路状态。
7、 如权利要求4所述的以太网传输装置，其特征在于所述控制单元包 括交叉干扰控制子单元，用以控制交叉干扰抵消单元在标准四线模式下关闭以 及在两线并传模式下开启。
8、 如权利要求4所述的以太网传输装置，其特征在于所述控制单元包括延时对齐控制子单元，用以控制延时对齐单元在标准四线模式下关闭以及在 两线并传模式下开启。
9、 如权利要求4所述的以太网传输装置，其特征在于所述两线收发通 道包括用以分离发送和接收通道的通道分离单元，所述控制单元包括通道分离 控制子单元，用以控制通道分离单元在标准四线模式下关闭以及在两线并传模 式下开启。
10、 如权利要求9所述的以太网传输装置，其特征在于所述通道分离单 元为全双工通信模式下的回波抵消单元或者半双工通信模式下的冲突检测单元。
11、 如权利要求1所述的以太网传输装置，其特征在于，包括单对差分线 接口的个数大于等于5。
12、 如权利要求1或11所述的以太网传输装置，其特征在于，所述单对 差分线接口在物理端口外接的线缆为电话线。
全文摘要
本发明公开了一种以太网传输装置，包括服务于同一个物理端口的至少两个单对差分线接口以及至少两个与单对差分线接口对应的两线收发通道，所述每个两线收发通道的传输速率等于或低于100兆，每个两线收发通道中的接收通道都包括交叉干扰抵消单元，用以消除来自其他收发通道并经对应单对差分线接口传输的本地发送信号对上述接收通道接收信号的影响。本发明以太网传输装置能够支持多对差分线在两线模式下并行捆绑传输，并且能够兼容现有标准4线传输模式。
文档编号H04B3/34GK101170321SQ200610149989
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月25日 优先权日2006年10月25日
发明者洋 于 申请人:杭州华三通信技术有限公司