专利名称：用于在不使业务中断的情况下切换1000base-t链路中的主装置/从装置计时的方法
技术领域：
本发明一般来说涉及通信电路的时钟计时，且更特定来说涉及一种用于在不中断数据通信链路(举例来说，1000BASE-T链路)上的数据业务的情况下切换所述链路中的主装置/从装置计时的方法。
背景技术：
用于数据链路上的通信的装置包括称为PHY的发射及接收电路。用于回路计时的系统(例如1000BASE-T以太网)中的PHY操作为主装置或从装置。数据链路的一端处的PHY操作为主装置且另一端处的PHY操作为从装置。关于信号计时，操作为主装置的PHY使用用于计时的参考时钟信号发射一信号，且操作为从装置的PHY使用从自主装置接收的信号恢复的时钟信号发射一信号。PHY的其它操作特性还可取决于PHY为主装置还是从装置。举例来说，用于1000BASE-T链路中的数据置乱的多项式可在主装置中具有不同于在从·装置中的值。通常在初始化链路时(举例来说)使用自动协商过程来确定数据链路的哪一端为主装置。自动协商过程可花费几秒钟且在所述过程期间通常无有效负载数据交换。因此，数据链路中的计时主装置的重新指派通常对所述链路上的数据通信具有高度破坏性。
发明内容
本发明的一个方面提供一种用于重新配置网络中的计时关系的方法，所述网络包含网络节点，所述网络节点包含至少一个物理层装置，所述物理层装置成对地耦合于网络节点之间，其中每一对中的第一物理层装置操作为计时主装置且每一对中的第二物理层装置操作为计时从装置，所述方法包含使用对所述第一物理层装置的网络节点为本地的参考时钟从所述第一物理层装置发射；使用由所述第二物理层装置的接收器产生的时钟信号从所述第二物理层装置发射；在所述第一物理层装置的接收器中执行计时恢复；冻结所述第二物理层装置的所述接收器中的计时恢复；将所述第一物理层装置切换为使用由所述第一物理层装置的所述接收器产生的时钟信号进行发射；及将所述第二物理层装置切换为使用对所述第二物理层装置的网络节点为本地的时钟信号进行发射。本发明的另一方面提供一种网络节点，所述网络节点包含第一物理层装置，其可配置以操作为计时主装置或计时从装置；第二物理层装置，其可配置以操作为计时主装置或计时从装置；及锁相回路电路，其耦合到所述第一物理层装置及所述第二物理层装置，所述锁相回路电路经配置以基于由所述第一物理层装置产生的时钟信号或由所述第二物理层装置产生的时钟信号而产生本地时钟信号，所述网络节点可配置以在主装置计时模式、馈通计时模式或从装置计时模式中操作，其中所述网络节点的所述计时模式可在实质上无去往或来自所述网络节点的通信错误的情况下重新配置。本发明的另一方面提供一种以太网网络节点，所述以太网网络节点经配置以依据所述以太网网络节点与数据链路的另一节点之间的自动协商序列的结果而相对于所述另一节点充当所述数据链路的主装置或从装置，在所述以太网网络节点接收到所述以太网网络节点应用作计时主装置的信息的情况下，所述以太网网络节点经配置以用作所述数据链路的计时主装置，同时所述以太网网络节点经配置以充当所述数据链路的从装置。本发明的另一方面在以太网网络中提供一种用于重新配置网络中的计时关系的过程，所述过程包含由PCS级从节点接收PCS级主节点已具有计时损失的指示；及由所述PCS级从节点切换为使用从第三节点得到的参考时钟将数据从所述PCS级从节点发射到所述PCS级主节点。在审阅本发明后可更全面地理解本发明的这些方面及其它方面。
图I是根据本发明的方面的通信网络的框图；
图2是根据本发明的方面的通信网络的框图；图3是根据本发明的方面用于重新指派主装置/从装置计时的过程的流程图；及图4是根据本发明的方面用于复原主装置/从装置计时的过程的流程图。
具体实施例方式图I是根据本发明的方面的通信网络的框图。所述通信网络包括四个网络节点第一节点113、第二节点115、第三节点119及第四节点117。尽管图I中图解说明四个节点，但一网络可具有更大数目个节点。图I的网络使用环形拓扑，其中第一节点连接到第二节点，第二节点连接到第三节点，第三节点连接到第四节点，且第四节点连接到第一节点。也可使用包括冗余链路的其它网络拓扑。每一节点包括一左侧PHY、一右侧PHY、PLL电路及处理电路。如所图解说明，每一 PHY连接到数据链路。处理电路处理PHY之间及PHY与连接到网络节点或包括在网络节点中的其它装置(举例来说，无线收发器)之间的数据通信。PHY标示为左侧或右侧仅为方便参考各图且不暗示网络节点中的特定物理位置。另外，一些网络节点可具有两个以上PHY。PLL电路向PHY及处理电路供应时钟信号。在一些实施例中，PLL电路可包括在PHY中的一者或其两者中。PLL电路可接收由PHY恢复的时钟信号且从本地参考时钟接收时钟信号，其中用以产生所述时钟信号的信号由PLL电路依据节点的计时模式而供应。在一些实施例中，本地参考时钟包括晶体振荡器。节点可在主装置计时模式中操作，其中PLL电路或某一外部电路向左侧PHY、右侧PHY及处理电路供应从本地参考时钟产生的时钟信号。在图I中，第一节点113在主装置计时模式中操作。在主装置计时模式中，节点中的PHY操作为主装置。节点也可在馈通计时模式中操作，其中PLL电路向左侧PHY及处理电路供应从由右侧PHY恢复的时钟信号产生的时钟信号。此将计时信息从耦合到右侧PHY的节点馈送到耦合到左侧PHY的节点。可在馈通计时模式中交换左侧PHY与右侧PHY以沿相反方向馈送计时信息。在馈通计时模式中，从另一节点接收计时的PHY操作为从装置且另一 PHY操作为主装置。在图I中，第二节点115及第四节点117在馈通计时模式中操作。节点也可在从装置计时模式中操作，其中PLL电路向处理电路供应从由左侧(或右侧)PHY恢复的时钟信号产生的时钟信号，且其中左侧及右侧PHY操作为从装置。使用由左侧PHY还是右侧PHY恢复的时钟信号可取决于(举例来说)从PHY到主装置计时节点的距离(按照节点)。在图I中，第三节点119在从装置计时模式中操作。图I中的PHY附近的“M”或“S”指示PHY操作为主装置还是从装置。每一网络节点的计时模式可通过初始化或配置过程来确定。当通信网络为同步以太网网络时，可使用自动协商来配置节点的计时模式。用于向节点指派计时模式的方案可通过以最准确的本地参考时钟确立节点在主装置计时模式中操作而开始。其它节点接着可在馈通计时模式中操作，其中计时从最靠近主装置的PHY馈送到最远PHY。在两个PHY上接收计时的节点接着可在从装置计时模式中操作。由于所有节点中的时钟信号追踪在主装置计时模式中操作的节点，因此所述节点可称为主要主装置(Grand Master) 0在初始配置之后，网络中的所有节点同步操作。图2展示在第一节点113与第二节点115之间的数据链路已丢失之后图I的通信网络的框图。举例来说，所述链路可由于所述链路上的信号干扰、所述链路的物理故障或连接到所述链路的装置的物理故障而丢失。由于第二节点在现在丢失的链路上从第一节点接 收计时，因此第二节点的同步操作不能以图I的计时模式继续。然而，通过将第三节点配置为在馈通计时模式中操作以将计时从其右侧PHY(连接到第四节点)传递到其左侧PHY (连接到第二节点)且将第二节点配置为在馈送计时模式中操作以从其右侧PHY(连接到第三节点)接收计时，网络可再次同步操作。如图2中所图解说明，经重新配置的网络将计时从第一节点传递到第四节点，从第四节点传递到第三节点，且从第三节点传递到第二节点。图3是用于响应于网络节点之间的链路的丢失而重新配置网络中的计时关系的过程的流程图。为方便起见将参照图I及图2描述所述过程；然而，所述过程可与其它网络配置一起使用。尽管第一节点113与第二节点115之间的数据链路丢失，但网络的重新配置改变第二节点115与第三节点119之间的链路的操作。因此，将参考第二节点与第三节点之间的链路上的原始主装置及从装置来描述所述过程。也就是说，主装置是指第二节点的右侧PHY且从装置是指第三节点的左侧PHY。在框311中，主装置将计时损失通知从装置。举例来说，主装置可通过发送特殊包或通过发送特殊符号来用信号通知从装置。所述发信可利用PHY以上的协议层。在一些实施例中，从装置可用信号通知主装置改变计时配置的期望。从装置的发信也可包括发送特 殊包或发送特殊符号及利用PHY以上的协议层。在框313中，响应于关于计时损失的信息，含有从装置的第三网络节点检查其本地时钟信号的源。注意，由于此节点正在从装置计时模式中操作，因此可能已选择由左侧或右侧PHY恢复的时钟信号用于产生本地时钟信号。如果本地时钟信号是从在框311中接收计时损失的指示的从装置产生，那么所述过程继续到框315 ;否则，所述过程继续到框319。在框315中，第三节点中的PLL电路切换为使用由右侧PHY恢复的时钟信号。在框317中，主装置使用来自第二节点的本地参考时钟的计时进行发射。另外，主装置开始关于从从装置接收的信号的计时恢复。在框319中，从装置冻结关于从主装置接收的信号的计时恢复。另外，从装置锁定其发射到主装置的信号的频率。在框321中，主装置使得其发射计时能够锁定到由其接收器恢复的时钟信号。优选地，主装置从使用来自其本地参考时钟的计时进行发射(如在框317中开始)平滑地转变到以回路计时发射。一平滑转变具有允许从装置无位错误地接收由主装置发射的信号的计时特性。在框323中，从装置逐渐地切换为使用第三节点的本地时钟信号进行发射。注意，在框313、315之后，使用连接到第四节点117的右侧PHY产生本地时钟信号。逐渐地切换发射计时避免导致主装置与从装置之间的数据发射中的位错误。在使用数字PLL产生发射时钟信号的实施例中，框323可包括数字PLL中的频率项的逐渐衰减。此后，所述过程返回。所述过程连续地执行与主装置相关联的框且连续地执行与从装置相关联的框。然而，所述过程可与主装置操作并行地执行从装置操作。所述过程重新配置网络中的计时流，以使得从装置操作为计时主装置且主装置操作为计时从装置。然而，所述重新配置过程不改变链路的其它配置方面。举例来说，在1000BASE-T PHY中，PCS级主装置/从装置配置不改变。由此，在不重新初始化(举例来说，使用自动协商)网络或网络的任何链路的情况下重新配置网络的计时同步。尽管针对其中仅针对一个链路改变主装置/从装置计时的简单网络描述了重新配置过程，但所述过 程可以反复或嵌套方式应用以重新配置更复杂网络中的多个链路。图4是用于响应于网络节点之间的链路的复原而重新配置网络中的计时关系的过程的流程图。图4的过程类似于图3的过程且可用以(举例来说)将网络复原到使用在通过图3的过程进行重新配置之前存在的计时关系。如针对图3的重新配置过程所做，将参考第二节点与第三节点之间的链路上的原始主装置及从装置来描述图4的过程。也就是说，主装置是指第二节点的右侧PHY且从装置是指第三节点的左侧PHY。在框411中，主装置将计时重新获取通知从装置。举例来说，主装置可通过发送特殊包或通过发送特殊符号来用信号通知从装置。在一些实施例中，从装置可用信号通知主装置重新配置计时的期望。在框415中，含有主装置的第二网络节点设定第二节点中的PLL电路以使用由左侧PHY恢复的时钟信号。另外，主装置锁定其发射到从装置的信号的频率。在框417中，响应于关于计时重新获取的信息，从装置继续使用来自第三节点的本地PLL时钟的计时进行发射。另外，从装置开始关于从主装置接收的信号的计时恢复。在框419中，主装置冻结关于从从装置接收的信号的计时恢复。在框421中，从装置使得其发射计时能够锁定到由其接收器恢复的时钟信号。优选地，从装置从使用来自其本地PLL时钟的计时进行发射平滑地转变到以回路计时发射。一平滑转变具有允许主装置无位错误地接收由从装置发射的信号的计时特性。在框423中，主装置逐渐地切换为使用第二节点的本地时钟信号进行发射。注意，在框415之后，使用连接到第一节点113的左侧PHY产生本地时钟信号。逐渐地切换发射计时避免导致主装置与从装置之间的数据发射中的位错误。在使用数字PLL产生发射时钟信号的实施例中，框423可包括数字PLL中的频率项的逐渐衰减。此后，所述过程返回。所述过程连续地执行与主装置相关联的框且连续地执行与从装置相关联的框。然而，所述程序可与主装置操作并行地执行从装置操作。尽管所述过程重新配置网络中的主装置及从装置计时流，但所述重新配置过程不改变链路的其它配置方面。举例来说，在1000BASE-T PHY中，PCS级主装置/从装置配置不改变。由此，在不重新初始化(举例来说，使用自动协商)网络或网络的任何链路的情况下复原网络的计时同步。尽管针对其中仅针对一个链路改变主装置/从装置计时的简单网络描述了复原过程，但所述过程可以反复或嵌套方式应用以重新配置更复杂网络中的多个链路。
尽管已关于各种实施例论述了本发明，但应认识到，本发明包含本发明所支持的新颖及非显而易见权利要求。
权利要求
1.一种用于重新配置网络中的计时关系的方法，所述网络包含网络节点，所述网络节点包含至少一个物理层装置，所述物理层装置成对地耦合于网络节点之间，其中每一对中的第一物理层装置操作为计时主装置且每一对中的第二物理层装置操作为计时从装置，所述方法包含 使用对所述第一物理层装置的所述网络节点为本地的参考时钟从所述第一物理层装置发射； 使用由所述第二物理层装置的接收器产生的时钟信号从所述第二物理层装置发射； 在所述第一物理层装置的接收器中执行计时恢复； 冻结所述第二物理层装置的所述接收器中的计时恢复； 将所述第一物理层装置切换为使用由所述第一物理层装置的所述接收器产生的时钟信号进行发射 '及 将所述第二物理层装置切换为使用对所述第二物理层装置的所述网络节点为本地的时钟信号进行发射。
2.根据权利要求I所述的方法，其中在所述第一物理层装置与所述第二物理层装置之间的通信中实质上无位错误地执行将所述第一物理层装置切换为使用由所述第一物理层装置的所述接收器产生的时钟信号进行发射及将所述第二物理层装置切换为使用对所述第二物理层装置的所述网络节点为本地的时钟信号进行发射。
3.根据权利要求I所述的方法，其中使额外配置方面与物理层装置操作为主装置或操作为从装置相关联，且其中在不修改所述额外配置方面的情况下执行计时的所述重新配置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述额外配置方面包含置乱多项式。
5.根据权利要求I所述的方法，其中将所述第一物理层装置切换为使用由所述第一物理层装置的所述接收器恢复的时钟进行发射包含使锁相回路中用于对来自所述第一物理层装置的发射进行计时的频率项衰减。
6.根据权利要求I所述的方法，其中将所述第二物理层装置切换为使用对所述第二物理层装置的所述网络节点为本地的时钟信号进行发射包含使锁相回路中用于对来自所述第二物理层装置的发射进行计时的频率项衰减。
7.根据权利要求I所述的方法，其进一步包含将重新配置计时的请求从所述第一物理层装置发射到所述第二物理层装置。
8.根据权利要求I所述的方法，其进一步包含将重新配置计时的请求从所述第二物理层装置发射到所述第一物理层装置。
9.根据权利要求I所述的方法，其中所述网络节点进一步包含锁相回路电路，所述锁相回路电路耦合到所述网络节点的所述物理层装置且经配置以供应源自由所述网络节点的所述物理层装置恢复的时钟的对所述网络节点为本地的所述时钟信号，所述方法进一步包含 确定对所述第二物理层装置的所述网络节点为本地的所述时钟信号的源；及 当对所述第二物理层装置的所述网络节点为本地的所述时钟信号的所述源为所述第二物理层装置时，将所述源切换到由所述第二物理层装置的所述网络节点的另一物理层装置恢复的时钟信号。
10.一种网络节点，其包含 第一物理层装置，其可配置以操作为计时主装置或计时从装置； 第二物理层装置，其可配置以操作为计时主装置或计时从装置；及 锁相回路电路，其耦合到所述第一物理层装置及所述第二物理层装置，所述锁相回路电路经配置以基于由所述第一物理层装置产生的时钟信号或由所述第二物理层装置产生的时钟信号而产生本地时钟信号， 所述网络节点可配置以在主装置计时模式、馈通计时模式或从装置计时模式中操作，其中所述网络节点的所述计时模式可在实质上无去往或来自所述网络节点的通信错误的情况下重新配置。
11.一种以太网网络节点，所述以太网网络节点经配置以依据所述以太网网络节点与数据链路的另一节点之间的自动协商序列的结果而相对于所述另一节点充当所述数据链路的主装置或从装置，在所述以太网网络节点接收到所述以太网网络节点应用作计时主装置的信息的情况下，所述以太网网络节点经配置以用作所述数据链路的计时主装置，同时所述以太网网络节点经配置以充当所述数据链路的从装置。
12.根据权利要求11所述的以太网网络节点，其中所述信息为来自所述另一节点的所述另一节点不能用作计时主装置的信息。
13.根据权利要求11所述的以太网网络节点，其中所述信息为来自较高层的所述以太网节点应用作计时主装置的信息。
14.根据权利要求11所述的以太网网络节点，其中所述以太网节点经配置而以逐渐方式转变其将数据发射到所述另一节点的频率。
15.一种在以太网网络中用于重新配置网络中的计时关系的方法，其包含 由PCS级从节点接收PCS级主节点已具有计时损失的指示；及 由所述PCS级从节点切换为使用从第三节点得到的参考时钟将数据从所述PCS级从节点发射到所述PCS级主节点。
16.根据权利要求15所述的方法，其中由所述PCS级从节点切换为使用从第三节点得到的参考时钟将数据从所述PCS级从节点发射到所述PCS级主节点包含 冻结所述PCS级从节点的接收器中的计时恢复； 将所述PCS级从节点切换为使用对所述节点为本地的时钟信号进行发射。
17.根据权利要求16所述的方法，其中将所述PCS级从节点切换为使用对所述节点为本地的时钟信号进行发射包含使锁相回路中的用于对来自PCS级从节点的发射进行计时的频率项衰减。
18.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含由所述PCS级主节点切换为使用由所述PCS级主节点的接收器恢复的时钟信号将数据从所述PCS级主节点发射到所述PCS级从节点。
19.根据权利要求15所述的方法，其中使额外配置方面与节点操作为主装置或操作为从装置相关联，且其中在不修改所述额外配置方面的情况下执行计时的所述重新配置。
全文摘要
一种方法在不使业务中断的情况下切换通信网络中的主装置/从装置计时。所述方法包括主装置将计时损失通知从装置。所述主装置另外以来自本地参考时钟的计时开始发射且开始接收计时恢复。所述从装置冻结其接收计时恢复且锁定其发射时钟。所述主装置将其发射计时转变为使用经恢复的接收时钟。所述从装置逐渐地切换为使用其本地时钟信号进行发射。所述方法可用于同步以太网网络中。
文档编号H04L29/06GK102714590SQ201180005812
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月12日 优先权日2010年1月12日
发明者吉姆·鲍乃德, 曼迪普·查达, 詹姆斯·麦金托什 申请人:维特赛半导体公司