数字用户线的功耗动态管理装置及应用方法与流程

本发明涉及一种在数据通信情况下使用的装置。更具体地说，本发明涉及一种用在数字用户线通信情况下的功耗动态管理装置及应用方法。

背景技术：

数字用户线(digitalsubscriberline，dsl)技术是一种通过双绞线进行数据传输的高速传输技术，包括非对称数字户线(asymmetricaldigitalsubscriberline，adsl)，甚高速数字用户线(very-high-bit-ratedigitalsubscriberline，vdsl)、单线对数字用户线(single-pairdigitalsubscriberline，sdsl)和单线对高速数字用户线(single-pairhigh-bit-ratedigitalsubscriberline，shdsl)等。数字用户线使用时，很多个通信设备集成到一个狭小的机箱内时，一方面对电源的消耗需求量大，对供电系统提出极大的挑战，另一方面机箱内的散热条件有限，大量热量不能散出，对设备的性能、可靠性、使用寿命等造成了较大影响。我国的能源消费总量现在居全球第二，人口数量居世界第一。为了节约物资资源和能量资源，全国各行业制定了促进节能减排的一系列政策措施。其中，宽带接入网领域由于设备部署数量巨大，对设备功耗更为敏感。因此将单设备的功耗控制在尽量小的范围内，是单设备研制需解决的关键问题之一。

在实际使用过程中，当整机设备上电，数字用户线则一直处于全功耗工作状态，不能根据双绞线侧对端的连接情况和本端以太网业务数据的连接情况对功耗进行动态的管理，造成功耗的浪费。虽然数字用户线单路功耗不大，但由于其应用广泛、数量巨大，局端设备往往配置多路板卡，因此采用合理的节能设计，对节能总体效果十分可观。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种数字用户线的功耗动态管理装置，其能够通过结构设计，使得其通过器件自身所具备的性能，进而通过器件之间的配合，使得其可提供节电模式，进而对其不同工况下的功能进行管理。

本发明还有一个目的是提供一种数字用户线的功耗动态管理装置的应用方法，其设计电源系统低功耗、以太网接口低功耗和dsl收发器低功耗，该方法的数字用户线装置可根据实际使用情况进入不同的节电模型，避免装置一直处于全功耗状态工作状态，有效节约了能耗。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种数字用户线的功耗动态管理装置，包括通过双绞铜线连接并成对使用的局端装置和用户端装置；

其中，所述局端装置和用户端装置分别被配置为包括：

dsl收发器，其上设置有通用的fpga/dsp以及包含有soc片上系统的cpu，其通过数据总线连接有模拟前端afe，其上设置有发送数模转换器、接收数模转换器的节电控制接口；

设置在dsl收发器前端，完成以太网64b/65b的数据处理或hdlc帧的数据处理，且具有节省和掉电两种节能模式的phy接口芯片；

用于向dsl收发器、phy接口芯片提供电力的电源模块。

优选的是，其中，所述fpga/dsp还连接设置有存储器flash，且所述fpga/dsp上设置有节电管理接口；

所述afe直连有混合电路构成发送数据链路，所述混合电路通过滤波器与afe连接，以构成接收数据链路；

所述混合电路通过耦合单元与双绞铜线实现连接。

优选的是，其中，所述电源模块完成输入电压到板级电压的转换，进而输出四组3.3v、2.5v、1.5v、5v电压；

所述电源模块上设置节电控制接口。

一种应用管理装置对数字用户线进行功耗动态管理的方法，提供动态功耗管理模型，其节电模式被配置为包括：

soc实时检测phy接口的工作状态，当phy处于down状态时，soc控制fpga/dsp数字信号处理模块和afe处于节电状态。

优选的是，其中，还包括，当phy处于up状态时，再检测afe是否接收到载波，若接收到载波，soc控制fpga/dsp数字信号处理模块和afe处于工作状态，soc完成握手建链，装置进入数据传输模式；

若未接收到载波，说明对端未接入设备，soc控制fpga/dsp数字信号处理的发送模块和afe的发送电路处于节电状态，发送方向进入静默状态。

优选的是，其中，soc在控制fpga/dsp数字信号处理的发送模块和afe的发送电路处于节电状态时，soc同时控制fpga/dsp数字信号处理模块随机间隔的发送一段时间的载波信号，以避免对端处于相同的静默状态，导致系统无法建链。

优选的是，其中，还提供管理接口节电模型，其节电模式被配置为包括：

当数字用户线装置的fpga/dsp通过管理接口接收到节电控制命令时，soc控制fpga/dsp数字信号处理功能模块处于复位状态，控制phy、afe处于节电状态。

优选的是，其中，还提供控制接口节电模型，其节电模式被配置为包括：

当数字用户线装置接收到控制接口节电控制的电平时，控制电源模块处于节电状态，以使phy、dsl收发器、flash处于掉电状态。

本发明至少包括以下有益效果：

其一，本发明的功耗动态管理装置，其能够根据是否有业务接入和线路载波对dsl收发器的afe和fpga/dsp内的部分数字信号处理模块进行动态的节电控制，使其进入节电模式，解决现有dsl收发器芯片在这两部分一直处于工作状态而无法节电控制的问题，达到节能的目的。

其二，本发明的功耗动态管理装置，其能够通过结构设计，使得其通过器件自身所具备的性能，如对电源模块、phy接口芯片、dsl收发器等硬件进行了功耗设计，进而通过器件之间的配合，使得其可提供节电模式，进而对其不同工况下的功能进行管理。

其三，本发明设计一种数字用户线的功耗动态管理装置方法，其提供了电源系统低功耗、以太网接口低功耗和dsl收发器低功耗三种设计，故应用该方法的数字用户线装置，可根据实际使用情况进入不同的节电模型，避免装置一直处于全功耗状态工作状态，有效节约了能耗。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中动态功耗管理的数字用户线装置组成的通信系统框图；

图2为本发明的另一个实施例中动态功耗管理的数字用户线装置的原理框图；

图3为本发明的另一个实施例中数字用户线装置的动态功耗管理模型示意图；

图4为本发明的另一个实施例中数字用户线装置的动态功耗管理流程示意图；

图5为本发明的另一个实施例中数字用户线装置的接收管理接口节电模型示意图；

图6为本发明的另一个实施例中数字用户线装置的接收控制接口节电模型示意图；

图7为本发明的另一个实施例中数字用户线装置的滤波电路示意图；

图8为本发明的另一个实施例中数字用户线装置的混合电路的等效示意图；

图9为本发明的另一个实施例中数字用户线装置的电源模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1-2示出了根据本发明的一种数字用户线的功耗动态管理装置的实现形式，其中包括通过双绞铜线连接并成对使用的局端装置1和用户端装置2，局端装置或用户端装置一端工作在主模式，另一端工作在从模式，以在主从建立连接后构成以太网业务的数据传输通道，局端装置和用户端装置相同，均可工作在主模式和从模式，对外提供业务数据接口、管理接口、节电控制接口、双绞铜线接口；

其中，所述局端装置和用户端装置分别被配置为包括：

dsl(数字用户线)收发器10，其上设置有通用的fpga/dsp13，其通过数据总线连接有模拟前端afe14，其上设置有发送数模转换器dac、接收数模转换器dac的节电控制接口，fpga/dsp完成dsl收发器的成帧、解帧、调制、解调、线路均衡、数字滤波、业务检测和载波检测模块等数字信号处理功能；其中，业务检测和载波检测模块能检测phy模块的业务数据和双绞线的载波，是本发明区别于其他dsl收发器的重要特点；soc完成主从装置的握手建链，并能根据dsl收发器的业务检测和载波检测结果控制相关模块进入节电模式，afe(模拟前端)：由adc、dac、线路驱动、接收放大、模拟回波抵消、模拟滤波器等部分组成，完成数字信号到模拟信号的转换，提供发送dac和接收dac的节电控制接口；

设置在dsl收发器前端，完成以太网64b/65b的数据处理或hdlc帧的数据处理，且具有节省和掉电两种节能模式的phy接口芯片12；

用于向dsl收发器、phy接口芯片提供电力的电源模块11，在这种方案中，通过在装置中设置的phy接口芯片，借且其本身所具有电源节省模式和掉电模式两种节能模式，使得整个装置进一步可工作在低功耗的状态下，配合dsl收发器实现对其不同工况下的低功耗的管理。

在另一种实例中，所述fpga/dsp还连接设置有存储器flash15，其用于存储dsl收发器的配置代码，且所述fpga/dsp上设置有节电管理接口；

所述afe直连有混合电路17构成发送数据链路，所述混合电路通过滤波器16与afe连接，以构成接收数据链路，滤波器由阻容器件构成，用于滤除信号的带外噪声，混合电路由阻容器件构成，完成线路侧与芯片侧的二四线转换和阻抗匹配；

所述混合电路与双绞铜线实现连接，混合电路由电阻和变压器构成，完成芯片侧与线路侧的二四线转换和阻抗匹配，而这种方案中的滤波器、混合电路都属于现有技术，其结构连接图可如图7-图8，以使其与本装置的其它器件相配合，构成完整的dsl数据传输的局端或用户端装置。

在另一种实例中，所述电源模块完成输入电压到板级电压的转换，进而输出四组3.3v、2.5v、1.5v、5v电压；

所述电源模块上设置节电控制接口，其通过提供节电控制接口，当收到节电电平后，进入节电状态，以提供不同节电工作模型，采用这种方案的电源模块选用单一芯片提供四路输出的高集成度和高转换效率的电源芯片，芯片具有节电控制端口，当不使用数字用户线装置时，进行节电控制，节电时，电流低至1ua，从而减小系统的功耗，其结构连接图可如图9，以使其为本装置的其它器件供电。

一种应用管理装置对数字用户线进行功耗动态管理的方法，提供动态功耗管理模型，其dsl收发器是采用在通用fpga/dsp上通过自行编写代码实现dsl收发器的数字信号处理功能，其节电模式被配置为包括：

soc实时检测phy接口的工作状态，当phy处于down状态时，soc控制fpga/dsp数字信号处理模块和afe处于节电状态，在这种方案中，dsl收发器是功率消耗的核心部件，模拟前端就有几百mw的功率消耗，合理的设计dsl收发器，使其处于低功耗状态，能有效降低功耗。dsl收发器的低功耗设计包括soc可以检测业务数据的接入情况和对端通过双绞线的传输过来的载波信号，动态的打开和关闭部分功能模块，使得在系统不通信的情况下，模块处于低功耗状态。避免模块在不使用的情况下，长时间处于全功率消耗状态，而phy接口芯片具有电源节省模式和掉电模式两种节能模式，电源节省模式：该模式用于在以太网线缆没有连接上时减少功耗。当自动协商模式使能时该模式有效，线缆断开连接，phy接口处于down状态，寄存器的值执为1。在电源节省模式下，除了发送器、能源检测和pll电路之外，以太网模式关断所有收发器模块，此外，对于在mii模式，rxc时钟输出禁能。rxc时钟在连接后使能；掉电模式：该模式用于使整个芯片掉电(当不使用以太网接口时)，在掉电状态下，芯片禁止所有内部功能，mii管理接口除外，通过对设备的设定，使得其能提供设备节能的效果。

在另一种实例中，还包括，当phy处于up状态时，再检测afe是否接收到载波，若接收到载波，soc控制fpga/dsp数字信号处理模块和afe处于工作状态，soc完成握手建链，装置进入数据传输模式；

若未接收到载波，说明对端未接入设备，soc控制fpga/dsp数字信号处理的发送模块和afe的发送电路处于节电状态，发送方向进入静默状态，在这种方案中，通过区别式的对待phy的状态，以对其节能功耗进行区别对待，以适应不同工况下对设备的节能管理，进而具有更好的适应性。

在另一种实例中，soc在控制fpga/dsp数字信号处理的发送模块和afe的发送电路处于节电状态时，soc同时控制fpga/dsp数字信号处理模块随机间隔的发送一段时间的载波信号，以避免对端处于相同的静默状态，导致系统无法建链，在这种方法中，通过对设备状态始终监测管理，以使其能在处于节能状态下，也通过不同随机时段的发送载波，有效的避免对端处于相同的静默状态时系统无法建链的问题，具有更好的适应性和工作稳定性。

在另一种实例中，还提供管理接口节电模型，其节电模式被配置为包括：

当数字用户线装置的fpga/dsp通过管理接口接收到节电控制命令时，soc控制fpga/dsp数字信号处理功能模块处于复位状态，控制phy、afe处于节电状态，在这种方案中，soc根据管理接口的节电控制命令，控制fpga的数字信号处理功能模块处于复位状态，控制afe和phy处于节电状态，通过这种方式，提供给装置不同的工作模型选择方式，进而适应不同的工作状态，进而在不同的工况下，通过终端或其它设备给予的控制信号，进而控制设备处于不同功耗的工作态下，以具有更好的适应能力。

在另一种实例中，还提供控制接口节电模型，其节电模式被配置为包括：

当数字用户线装置接收到控制接口节电控制的电平时，控制电源模块处于节电状态，以使phy、dsl收发器、flash处于掉电状态，在这种方案中，通过给电源模块一个节能控制信号，进而通过电源模块的供能方式，对各器件的工作状态进行控制，进而使整个装置工作在不同的能耗下，进而实现对设备功耗的管理，进而具有更好的适应性和工作稳定性。

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的数字用户线的功耗动态管理装置及其应用方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。