专利名称：以太网物理层复用和解复用装置及方法
技术领域：
本发明涉及以太网物理层信息处理，尤其涉及一种以太网物理层复用和解复用装置及方法。
背景技术：
在目前市场上的物理层接入芯片的规格有10/100M自适应、GE(GigabitEthernet，千兆以太网)、和10GE等。这类芯片的主要功能是完成物理层的编解码、模/数转换、时钟恢复、以及模拟放大等，将物理层信号转化为MAC层信号。以普通8端口100M物理层芯片为例，其内部结构如下图1所示，包括对物理层的8个FE(Fast Ethernet，快速以太网)模拟接口，对MAC(MediaAccess Control，媒体存取控制)层的8个FE数字接口。从图1中可以看出，该芯片两侧的接口速率都是匹配的，即一个FE的物理层模拟接口对应一个FE的MAC层数字接口。
该芯片的内部结构框图如下面的图2所示，包括8个模拟接口单元21、8个模/数转换单元22、8个时钟和编码解码单元23、8个MAC层接口处理单元24和8个数字接口单元25，物理层信号从所述模拟接口21进入物理层复用/解复用芯片，通过模/数转换单元22将模拟信号转换为数字信号，并经过时钟和编码/解码单元23进行时钟的提取和解码处理，从物理层的编码信号中提取出MAC层的数据信息和时钟信号，然后通过MAC层接口处理单元23将解码后的信号转换为相同规范的MAC层信号格式，最后通过数字接口单元25发送到MAC层。从图2可以看出，物理层的模拟接口单元21和MAC层的数字接口单元25数目是一一对应的，内部的原理框图分为8路实现。从MAC层的数字接口到物理层的模拟接口的流程与从物理层的模拟接口到MAC层的数字接口的流程正好相反，MAC层的数字信号从数字接口单元25进入以太网物理层芯片，经过MAC层接口处理单元23得到各物理端口所需的不同规范的物理层信号格式，通过时钟和编码/解码单元23进行编码，并通过模/数转换单元22变换为模拟信号，最后通过模拟接口单元21发送到物理层。
随着以太网交换机芯片技术的不断发展，宽带接入是一个技术发展趋势，在宽带接入领域，每户接入的平均带宽比较低，比如10M的接入带宽可以满足80％以上的宽带接入应用。但目前的以太网产品采用的MAC层芯片偏向企业网市场，每端口的接入速度都是100M或者是1G/10G，当该MAC层芯片与上述物理层复用芯片应用在宽带接入上时，由于每个用户需要一个对应端口，所以就造成了很大程度上的带宽浪费。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种以太网物理层复用和解复用装置及方法，以解决现有技术中一个MAC层端口只能对应一个物理层端口的缺点。
为解决上述问题，本发明提供了一种，包括以下步骤物理层信号转换单元，该转换单元接收一路以上物理层低速信号，并将每路低速信号转换为MAC层低速信号；信号复用单元，所述信号复用单元接收所述物理层信号转换单元输出的MAC层低速信号，并将每路低速信号设置端口标记，且将设置端口标记的多路低速信号按时分复用方式复用输出一路MAC层高速信号。
所述信号复用单元进一步包括端口标记设置子单元、端口标记存储子单元和第一随机存储子单元，所述端口标记设置子单元用于为每路低速信号设置端口标记；所述端口标记存储子单元用于存储每路低速信号设置的端口标记；所述第一随机存储子单元用于以时隙为单位存储设置端口标记的低速信号，并在高速时钟信号的驱动下读出一路MAC层高速信号。
所述端口标记根据所述信号复用单元的输入物理端口设置或根据输入低速信号的业务特征设置。
所述端口标记按低速信号的数据帧或按低速信号的固定数据长度设置。
所述高速时钟信号由从低速信号中提取的低速时钟倍频得到，或由时钟产生电路直接得到。
本发明还提供了一种以太网物理层解复用装置，包括解复用单元，接收MAC层高速信号，解复用为低速率信号，并根据低速信号中的端口标记，确定下行发送端口；MAC层信号转换单元，接收所述解复用单元发来的低速率信号，将该信号转换为物理层信号，并发送到物理层。
所述解复用单元进一步包括端口标记判断子单元和第二随机存储子单元；所述端口标记判断子单元根据接收高速信号中的端口标记，并通过查找所述端口标记存储子单元中的信息确定下行信号端口；所述第二随机存储子单元用于存储高速信号，通过低速时钟信号的驱动读出至少两路低速信号，发送到MAC层信号转换单元中对应的下行信号端口。
所述低速时钟信号由从物理层发来的低速信号中提取的低速时钟得到，或由时钟产生电路直接得到。
本发明还提供一种以太网物理层复用和解复用装置，包括物理层信号与MAC层信号相互转换单元、信号复用解复用单元；物理层信号与MAC层信号相互转换单元，该转换单元接收一路以上物理层低速信号，并将每路低速信号转换为MAC层低速信号；MAC层信号转换单元，接收所述复用解复用单元发来的低速率信号，将该信号转换为物理层信号，并发送到物理层；信号复用解复用单元，接收所述物理层信号与MAC层信号相互转换单元输出的MAC层低速信号，并将每路低速信号设置端口标记，且将设置端口标记的多路低速信号按时分复用方式复用输出一路MAC层高速信号；并接收MAC层高速信号，解复用为低速率信号，并根据低速信号中的端口标记，确定下行发送端口。
本发明提供一种以太网物理层复用方法，包括A、将至少两条低速率物理层信号转换为对应的低速率MAC层信号；B、将所述低速率MAC信号设置端口标记，并存储该端口标记；C、将带有端口标记的低速率MAC层信号以时分方式复用为一路高速率MAC层信号；步骤C进一步包括以时隙为单位存储设置端口标记的MAC层信号低速率信号；用高速时钟信号读出一路MAC层高速信号。
本发明提供一种以太网物理层解复用方法，包括接收MAC层一路高速信号；将MAC层高速信号解复用为至少两条MAC层低速信号；以低速时钟信号读出MAC层低速信号以及其中的端口标记，根据每一端口标记确定对应的下行端口，进而将MAC层低速信号从对应下行端口输出。
本发明提供一种以太网物理层复用解复用方法，包括在上行方向，将至少两条低速率物理层信号转换为对应的低速率MAC层信号；将所述低速率MAC信号设置端口标记，并存储该端口标记；将带有端口标记的低速率MAC层信号以时分方式复用为一路高速率MAC层信号；在下行方向，接收MAC层一路高速信号；将MAC层高速信号解复用为至少两条MAC层低速信号；以低速时钟信号读出MAC层低速信号以及低速信号中的端口标记，根据每一端口标记确定对应的下行端口，进而将MAC层低速信号从对应下行端口输出。
与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明的装置在现有物理层芯片中增加了信号复用解复用单元，达到一个或少数几个高速率对上接口，对应多个低速率下行物理接口。本发明的方法就是通过对多路物理层输入的复用，在上行方向将多路低速率的物理端口输入，复用到一个高速率的MAC层对应接口，在复用时打上复用标记，并进行源端口学习。在下行方向，将来自一个高速率的MAC层对上接口的业务，通过标记查找，发送到对应的下行物理端口，完成解复用的功能。从而达到一个或少数几个高速率对上接口，对应多个低速率下行物理接口的目的。
图1现有技术以太网物理层复用解复用芯片视图；图2是图1中以太网物理层复用解复用芯片的内部结构图；图3是本发明以太网物理层复用装置的结构图；图4是图3中信号复用单元的内部结构图；图5是本发明以太网物理层解复用装置的结构图；图6是图5中信号解复用单元的内部结构图；图7是本发明以太网物理层复用解复用装置的结构图；图8是图7中信号复用解复用单元的内部结构图；图9是以太网物理层复用方法的流程图；图10是以太网物理层解复用方法的流程图。
具体实施例方式
本发明的以太网物理层复用装置如图3所示，包括物理层信号转换单元31、信号复用单元32和数字接口单元33。所述物理层信号转换单元31接收一路以上物理层低速信号，通过对每路信号进行模数转换、时钟提取、解码及MAC接口处理，将每路物理层低速信号转换为对应的MAC层低速信号；所述信号复用单元32接收所述物理层信号转换单元31输出的MAC层低速信号，并将每路MAC层低速信号设置端口标记，且将设置端口标记的多路低速信号按时分复用方式复用为一路MAC层高速信号，通过数字接口单元33发送到MAC层。
其中，信号复用单元32的内部结构如图4所示，包括端口标记设置子单元321、端口标记存储子单元322和第一随机存储子单元323。所述端口标记设置子单元321用于为每路MAC层低速信号设置端口标记；所述端口标记存储子单元322用于存储每路低速信号设置的端口标记；所述第一随机存储子单元323用于以时隙为单位存储设置端口标记的MAC层低速信号，并在高速时钟信号的驱动下读出一路MAC层高速信号。所述高速时钟信号可以通过从物理层低速信号中提取的低速时钟倍频得到，也可以由时钟产生电路直接得到。
所述端口标记根据所述信号复用单元的输入物理端口设置或根据输入低速信号的业务特征设置。以太网数据业务帧从上行方向的物理层信号转换单元31进入该以太网物理层复用装置后，根据配置情况，信号复用单元32中的端口标记设置子单元321首先设置与输入物理端口对应的唯一端口标记。输入端口标记可以是输入物理端口设置的私有标记，也可以是输入以太网数据帧的业务特征VLAN标记。然后端口标记存储子单元322对端口标记进行存储，建立标记与物理端口之间的一一对应关系。例如，在以太网数据帧中VLAN域中，如果输入数据帧没有携带VLAN标签，那么就根据相应输入物理端口的情况设置事先配置好的VLAN标签，并记住该VLAN标签属于哪个下行物理入端口。针对使用VLAN标记的情况，如果输入的数据帧本身已经携带VLAN标签，那么可以根据配置重新替换原有的VLAN标签，或者是在已有标记的前面再设置一层VLAN标记；也可以承认其本身携带的VLAN标签。
以8端口物理层复用装置为例，假设8个物理层低速信号为FE信号，都是100M，而MAC层高速信号是1个GE。那么从第一个100M物理端口进来的数据帧，信号复用单元会在其VLAN的位置，打上一个VLAN＝1的入物理端口标记，并记住VLAN＝1的数据帧对应到第一个100M物理端口；相应的从第二个100M物理端口进来的数据帧，信号复用单元会在其VLAN的位置，打上一个VLAN＝2的入物理端口标记，并记住VLAN＝2的数据帧对应到第二个100M物理端口；以此类推。打完标记以后的数据帧，按时分复用方式从GE端口发送，因为一个GE端口可以传10个FE端口的数据帧，所以这8个FE端口的数据帧，都可以从一个GE端口发送。
在复用的过程中，所述端口标记也可以按低速信号的固定数据长度设置。只需要在每个固定长度之前带上标记就可以。比如说一个1500字节的以太网数据帧，正常情况下是整个数据帧的前面设置一个输入物理端口标记，但也可以是按照一个固定长度，如每500字节一个标记从三个物理端口发送到上行的复用端口，这种做法的好处是可以减少复用和解复用模块的存储压力。
虽然以上以8路物理层低速信号复用为一路MAC层高速信号为例说明，但本发明并不限于此。可以是2路、4路或16路等多路物理层低速信号复用为一路MAC层高速信号，也可以是多路低速信号复用为几路高速信号，从而实现一个或少数几个高速对上接口，对应多个低速下行物理接口。
本发明的以太网物理层解复用装置包括MAC层信号转换单元41、信号解复用单元42和数字接口单元43，所述信号解复用单元42通过所述数字接口单元43接收来自MAC层高速信号；所述信号解复用单元42将MAC层高速信号解复用为MAC层低速率信号，并根据低速信号中的端口标识，确定下行发送端口；所述MAC层信号转换单元，接收所述解复用单元发来的低速率信号，将该信号转换为物理层信号，并发送到物理层。
所述信号解复用单元42进一步包括端口标记判断子单元411和第二随机存储子单元412；所述第二随机存储子单元422用于存储来自数字接口单元43的MAC层高速信号，所述端口标记判断子单元411根据接收高速信号中的端口标记，并通过查找所述端口标记存储子单元322中的信息确定下行信号端口；并通过低速时钟信号的驱动读出至少两路低速信号，发送到MAC层信号转换单元41中对应的下行信号端口。所述低速时钟信号由从物理层发来的低速信号中提取的低速时钟得到，或由时钟产生电路直接得到。
当高速以太网数据业务帧从MAC层上行端口进入该以太网物理层解复用装置以后，根据标记确定下行端口后，从相应的下行物理端口发送出去。在发送时，根据配置情况，去掉端口标记或者携带端口标记。比如根据上行端口进来数据帧的VLAN标签，查找出对应的发送端口后，可以携带VLAN标签，也可以去掉VLAN标签。
以与上述8端口物理层复用装置相对应的物理层解复用装置为例，从GE端口下来的MAC层高速数据帧，必须是携带端口标记的，也就是必须携带VLAN的具体数值。解复用装置根据VLAN的数值，将其发送到相应的物理端口，如VLAN＝1的数据帧发送到第一个物理端口，VLAN＝2的数据帧发送到第二个物理端口等等。在从具体物理端口发送出去的过程中，去掉私有的标记，如去掉内部私有的VLAN数值后，从相应的物理端口发送出去。从而完成一个GE端口到8个FE端口的解复用过程。
将上述物理层复用解复用装置集合在一起，可以形成一种以太网物理层复用和解复用装置，以两路物理层低速信号与一路MAC层高速信号之间的复用解复用为例，如图7所示，包括模拟接口单元61、数模转换单元62、模数转换单元63、解码单元64、编码单元65、MAC接口处理单元66、信号复用解复用单元67和数字接口单元68；在上行方向，所述两路物理层低速信号分别经过模拟接口单元61进入以太网物理层复用和解复用装置，通过模数转换单元62由低速模拟信号转换成低速数字信号，再经过解码单元64的解码处理，进入MAC接口处理单元66，形成MAC层低速数字信号；所述信号复用解复用单元67接收所述MAC层低速信号，并将所述MAC层低速信号设置端口标记，以时分复用方式将两路MAC层低速信号复用为一路MAC层高速信号，最后由数字接口单元68发送到MAC层。
在下行方向，所述信号复用解复用单元67通过数字接口单元68接收来自一路MAC层高速信号，解复用为两路MAC层低速率信号，并根据端口标识，确定发送端口；依次通过对应的MAC接口处理单元66、编码单元65、数模转换单元63和模拟接口单元61发送到物理层。
其中信号复用解复用单元的内部结构如图8所示，包括端口标记设置子单元671、第一随机存储子单元672、端口标记存储子单元673、端口标记检测子单元674和第二随机存储子单元675，所述端口标记设置子单元671用于为每路低速信号设置端口标记；所述端口标记存储子单元673用于存储每路低速信号设置的端口标记；所述第一随机存储子单元672用于以时隙为单位存储设置端口标记的低速信号，并通过高速时钟信号的驱动下读出一路MAC层高速信号。所述端口标记判断子单元674根据接收高速信号中的端口标记，并通过查找所述端口标记存储子单元673中的信息确定下行信号端口；所述第二随机存储子单元675用于存储高速信号，通过低速时钟信号的驱动读出至少两路低速信号，发送到MAC层信号转换单元中对应的下行信号端口。
其中所述模拟接口单元61、数模转换单元62、模数转换单元63、解码单元64、编码单元65、MAC接口处理单元66、信号复用解复用单元67组成了物理层信号与MAC层信号转换单元，也可以是上述实施例中物理层信号转换单元和MAC层信号转换单元的集成体。
本发明的以太网物理层复用解复用装置中的模拟输入端口、数模转换单元、编码解码单元及MAC层数据处理单元一一对应，其中，数模转换电路和模数转换电路可以集成在一起，也可以为分离单元；解码单元与编码单元可以集成在一起，也可以为分离单元；信号复用单元与信号解复用单元可以集成在一起，也可以为分离单元。
本发明的一种以太网物理层复用方法，如图9所示，包括s101、将至少两条低速率物理层信号转换为对应的低速率MAC层信号；s102、将所述低速率MAC信号设置端口标记，并存储该端口标记；s103、以时隙为单位存储设置端口标记的MAC层信号低速率信号；s104、用高速时钟信号读出一路MAC层高速信号。
本发明的一种以太网物理层解复用方法，如图10所示，包括
s201、接收MAC层一路高速信号；s202、将MAC层高速信号解复用为至少两条MAC层低速信号；s203、以低速时钟信号读出MAC层低速信号以及其中的端口标记，根据每一端口标记确定对应的下行端口，进而将MAC层低速信号从对应下行端口输出。
本发明的一种以太网物理层复用解复用方法，包括在上行方向，将至少两条低速率物理层信号转换为对应的低速率MAC层信号；将所述低速率MAC信号设置端口标记，并存储该端口标记；将带有端口标记的低速率MAC层信号以时分方式复用为一路高速率MAC层信号；在下行方向，接收MAC层一路高速信号；将MAC层高速信号解复用为至少两条MAC层低速信号；以低速时钟信号读出MAC层低速信号以及低速信号中的端口标记，根据每一端口标记确定对应的下行端口，进而将MAC层低速信号从对应下行端口输出。
另外，本发明并不仅限于此。对于在其它网络中，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，采用的方法也属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种以太网物理层复用装置，其特征在于，包括物理层信号转换单元，该转换单元接收一路以上物理层低速信号，并将每路低速信号转换为MAC层低速信号；信号复用单元，所述信号复用单元接收所述物理层信号转换单元输出的MAC层低速信号，并将每路低速信号设置端口标记，且将设置端口标记的多路低速信号按时分复用方式复用输出一路MAC层高速信号。
2.如权利要求1所述以太网物理层复用装置，其特征在于，所述信号复用单元进一步包括端口标记设置子单元、端口标记存储子单元和第一随机存储子单元，所述端口标记设置子单元用于为每路低速信号设置端口标记；所述端口标记存储子单元用于存储每路低速信号设置的端口标记；所述第一随机存储子单元用于以时隙为单位存储设置端口标记的低速信号，并在高速时钟信号的驱动下读出一路MAC层高速信号。
3.如权利要求2所述以太网物理层复用装置，其特征在于所述端口标记根据所述信号复用单元的输入物理端口设置或根据输入低速信号的业务特征设置。
4.如权利要求2所述以太网物理层复用装置，其特征在于所述端口标记按低速信号的数据帧或按低速信号的固定数据长度设置。
5.如权利要求1所述以太网物理层复用装置，其特征在于所述高速时钟信号由从低速信号中提取的低速时钟倍频得到，或由时钟产生电路直接得到。
6.一种以太网物理层解复用装置，其特征在于，包括解复用单元，接收MAC层高速信号，解复用为低速率信号，并根据低速信号中的端口标记，确定下行发送端口；MAC层信号转换单元，接收所述解复用单元发来的低速率信号，将该信号转换为物理层信号，并发送到物理层。
7.如权利要求6所述以太网物理层解复用装置，其特征在于，所述解复用单元进一步包括端口标记判断子单元和第二随机存储子单元；所述端口标记判断子单元根据接收高速信号中的端口标记，并通过查找所述端口标记存储子单元中的信息确定下行信号端口；所述第二随机存储子单元用于存储高速信号，通过低速时钟信号的驱动读出至少两路低速信号，发送到MAC层信号转换单元中对应的下行信号端口。
8.如权利要求7所述以太网物理层解复用装置，其特征在于，所述低速时钟信号由从物理层发来的低速信号中提取的低速时钟得到，或由时钟产生电路直接得到。
9.一种以太网物理层复用和解复用装置，其特征在于，包括物理层信号与MAC层信号相互转换单元、信号复用解复用单元；物理层信号与MAC层信号相互转换单元，该转换单元接收一路以上物理层低速信号，并将每路低速信号转换为MAC层低速信号；MAC层信号转换单元，接收所述复用解复用单元发来的低速率信号，将该信号转换为物理层信号，并发送到物理层；信号复用解复用单元，接收所述物理层信号与MAC层信号相互转换单元输出的MAC层低速信号，并将每路低速信号设置端口标记，且将设置端口标记的多路低速信号按时分复用方式复用输出一路MAC层高速信号；并接收MAC层高速信号，解复用为低速率信号，并根据低速信号中的端口标记，确定下行发送端口。
10.一种以太网物理层复用方法，其特征在于，包括A、将至少两条低速率物理层信号转换为对应的低速率MAC层信号；B、将所述低速率MAC信号设置端口标记，并存储该端口标记；C、将带有端口标记的低速率MAC层信号以时分方式复用为一路高速率MAC层信号。
11.如权利要求10所述以太网物理层复用方法，其特征在于，步骤C进一步包括以时隙为单位存储设置端口标记的MAC层信号低速率信号；用高速时钟信号读出一路MAC层高速信号。
12.一种以太网物理层解复用方法，其特征在于，包括接收MAC层一路高速信号；将MAC层高速信号解复用为至少两条MAC层低速信号；以低速时钟信号读出MAC层低速信号以及其中的端口标记，根据每一端口标记确定对应的下行端口，进而将MAC层低速信号从对应下行端口输出。
13.一种以太网物理层复用解复用方法，其特征在于，包括在上行方向，将至少两条低速率物理层信号转换为对应的低速率MAC层信号；将所述低速率MAC信号设置端口标记，并存储该端口标记；将带有端口标记的低速率MAC层信号以时分方式复用为一路高速率MAC层信号；在下行方向，接收MAC层一路高速信号；将MAC层高速信号解复用为至少两条MAC层低速信号；以低速时钟信号读出MAC层低速信号以及低速信号中的端口标记，根据每一端口标记确定对应的下行端口，进而将MAC层低速信号从对应下行端口输出。
全文摘要
本发明公开了一种以太网物理层复用和解复用装置，包括物理层信号与MAC层信号相互转换单元、信号复用解复用单元。并且提供了一种利用该装置实现以太网物理层复用解复用方法，包括在上行方向，将至少两条低速率物理层信号转换为对应的低速率MAC层信号；并设置及存储端口标记；然后以时分方式复用为一路高速率MAC层信号；在下行方向，将MAC层高速信号解复用为至少两条MAC层低速信号；以低速时钟信号读出MAC层低速信号以及低速信号中的端口标记，根据每一端口标记确定对应的下行端口，进而将MAC层低速信号从对应下行端口输出。本发明通过上述方法及装置达到一个或少数几个高速率对上接口，对应多个低速率下行物理接口的目的。
文档编号H04L29/02GK1855858SQ20051006628
公开日2006年11月1日 申请日期2005年4月26日 优先权日2005年4月26日
发明者于洋, 王玮 申请人:杭州华为三康技术有限公司