CN100534040C - 一种以太网光口适配装置及以太网传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太网光口适配装置，包括与光口PHY芯片适配的数字接口和适配于电传输的模拟接口，以及物理层转换单元，用以将光口PHY芯片输入数字接口的数字信号转变为适合于电传输的模拟信号后经由模拟接口发送；或者将模拟接口收到的模拟信号转换为适配于光口PHY芯片的数字信号经由数字接口送往光口PHY芯片。通过上述适配装置，使得光口PHY芯片的输出信号可以通过电传输介质进行传输，从而在节约了资源。

Description

一种以太网光口适配装置及以太网传输方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种以太网光口适配装置以及一种太网传输方法。

背景技术

目前交换机、路由器等设备或者是主机终端在进行数据传输时，主要采用光纤和普通网线(或电话线)两种传输介质进行数据传输。由于传输介质不同，具体的数据传输处理过程、物理层PHY芯片及其他硬件也相同。

请参阅图1，其为现有收/发设备通过普通网线进行电传输的路径示意图。根据网络分层协议，发送设备将数据信息自上而下的进行传递，MAC层芯片将需要发送的MAC层码流输出至物理层的电口PHY芯片，电口PHY芯片进行处理后输出模拟信号至网口变压器，然后传递给与其连接的网线连接器(网口)，进而通过网线连接器传输到网线上，最终到达对端接收设备的网线连接器(网口)；接收设备对数据信息的处理过程与发送设备的处理过程正好相反，不再赘述。一般使用网线等电传输介质进行传输的距离限于100米以内。

请参阅图2，其为现有收/发设备通过光纤进行光传输的路径示意图。MAC层芯片将需要发送的MAC层码流输出至物理层的光口PHY芯片进行物理层编码(如4b/5b)处理，形成物理层码流，然后通过光模块将所述数字信号变换为光信号后输出至光纤连接器，进而通过连接在光纤连接器上的光纤传输至对端接收设备的光纤连接器；接收设备的数据信息处理过程与发送设备的处理过程正好相反，不再赘述。使用光纤可以实现更长距离的传输，能够高达到几千米。

通过对比上述两种介质的传输过程可知，传输介质不同，终端设备中配置的PHY芯片以及其后配件均不相同，用户购买设备之前可以根据该设备将应用的工作环境选择不同配件(应用于光传输的配件还是应用于电传输的配件)，可是一旦选择好配件、厂家组装完毕，用户就基本不能自行更换。需要说明，对于光模块用户是可以自行插拔或更换为其他型号光模块的，但是由于PHY芯片通常固设于设备内部的电路板上，因此用户不能自行更换。换而言之，假设用户购买时为该设备选择了应用于光传输的配件，那么此后他只能一直选择进行光传输。

但是，设备的应用环境不可能是一成不变的。例如，假设购买之时该设备需要进行的传输距离非常远(几百米甚至上千米)，后来应用环境改变了，只需传输几十米的距离即可。这种情况下，用户虽然使用简单的普通网线传输即可完成任务，但由于设备的配置无法改变，仍然需要采用成本较高的光模块以及铺设光纤进行传输，无疑造成了资源的较大浪费。

进一步，随着传输技术的不断发展出现了长距离电传输以太网技术，在100Mbps的时候，传输距离可达300米；在10Mbps的时候，传输距离能够达到1000米。可见，在部分情况下利用新型电口PHY芯片通过网线进行传输，已经能够满足以前由光纤传输才能实现的传输距离。此时同样会出现上述问题，假设用户购买设备时需要传输的距离是几百米，由于传统的电传输配件当时无法满足要求，于是只能购买具有光传输配件的设备。现在虽然已经有了能够支持长距离电传输的配件，但用户自己无法更换，而厂家也不可能将全部设备招回更换内部配件(成本太大)，于是，用户只能继续使用成本较高的光模块以及获取运营商的许可铺设光纤进行光传输，同样造成了严重的资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以太网光口适配装置及一种以太网传输方法，以解决现有用户在购买设备时如果选择了光传输配件，那么此后即使采用电传输能够完成任务的情况下，也仍然只能采用成本较高的光模块以及铺设光纤进行光传输，从而造成资源较大浪费的技术问题。

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：一种以太网光口适配装置，包括与光口PHY芯片适配的数字接口和适配于电传输的模拟接口，以及物理层转换单元，所述物理层转换单元包括：编解码子单元，用于对来自所述数字接口侧的数字信号进行满足电传输的编码处理，或用于对收到的经过编码的信号进行解码处理并传输至所述数字接口；模/数转换子单元，与所述模拟接口相连，用于将所述编解码子单元编码后的信号进行数字至模拟的转换并传输至所述模拟接口，或用于对来自模拟接口侧的模拟信号进行模拟至数字的转换；时钟处理子单元，用以提供接收和发送过程中各单元所需的工作时钟。

优选的，所述数字接口和编解码子单元之间还包括对输入信号码流进行速率变换的速率转换子单元。

优选的，所述数字接口和编解码子单元之间还包括码流恢复子单元，用于还原出编解码子单元所需的初始码流。

优选的，所述物理层转换单元还包括位于编解码子单元之前的扰码子单元，用以在信号中加入或去除扰码。

优选的，所述以太网光口适配装置还包括连接于所述模拟接口和电传输介质之间的网口变压器。

优选的，所述以太网光口适配装置的物理封装与光口适配。

优选的，所述以太网光口适配装置的物理封装与原插入该光口的光模块的物理封装一致。

优选的，所述编解码子单元采用传输距离大于标准传输距离的编解码方式。

优选的，所述编解码子单元采用PAM-4编解码方式。

一种以太网传输方法，包括以下步骤：a.从光口PHY芯片接收其输出的数字信号；b.从所述数字信号中恢复出时钟信息，c.根据上述时钟信息进行满足电传输的编码处理；d.对编码后的信号进行数/模转换之后，得到模拟信号并通过电传输介质进行传输。

优选的，步骤(1)和(2)之间还包括在进行电传输编码处理之前恢复所需的初始码流。

优选的，还包括在电传输编码之前进行扰码处理。

优选的，所述满足电传输的编码处理支持的传输距离大于标准以太网传输距离。

优选的，所述满足电传输的编码处理采用PAM-4编码。

以上技术方案可以看出，在本发明公开的以太网光口适配装置中，由于包括与光口PHY芯片适配的数字接口，使得本发明装置可以接收来自光口PHY芯片的数字信号；然后可以通过适配装置中的物理层转换单元将光口PHY芯片输入数字接口的数字信号转变为适合于电传输的模拟信号；最后通过适配于电传输的模拟接口发送出去。可见，通过本发明公开的以太网光口适配装置，光光口PHY芯片的输出信号不必通过光模块以及光纤进行传输，在电传输介质能够满足传输距离要求的情况下，也可以通过电传输介质进行传输，从而节省了资源。

附图说明

图1为现有收/发设备通过普通网线进行电传输的路径示意图；

图2为现有收/发设备通过光纤进行光传输的路径示意图；

图3为本发明以太网光口适配装置实施例结构示意图；

图4所示的本发明以太网传输方法实施例示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是，将光口PHY芯片的输出的数字信号转化为能够采用电传输介质进行传输的模拟信号。

请参阅图3，其为本发明公开的以太网光口适配装置实施例结构示意图。

所述以太网光口适配装置一侧与光口PHY芯片进行数字信号交互，另一侧与电传输介质进行模拟信号交互。该装置具体包括与光口PHY芯片适配的数字接口11和适配于电传输的模拟接口13，以及物理层转换单元12，用以将光口PHY芯片输入数字接口的数字信号转变为适合于电传输的模拟信号后经由模拟接口发送；或者将模拟接口收到的模拟信号转换为适配于光口PHY芯片的数字信号经由数字接口送往光口PHY芯片。

在背景技术中已经介绍过现有光口PHY芯片和光模块之间的连接通常设计为可插拔方式，以便用户可以根据实际需要更换光模块规格或者在其损坏时更换新的光模块。因此，本发明公开的以太网光口适配装置一侧具有和光模块相同的接口，可以替换光模块直接插设在光口上与光口PHY芯片进行通信，同时外部的物理封装至少需要具有与光口相适配的物理封装，最低要求保证其可以插入光口并与光口PHY芯片完成对接即可。一般来说物理封装的一端和原来插入光口的光模块是一致的，而另一端的物理封装上并无特殊要求。但由于有些终端设备为了尽量小型化，每个部件的放置空间基本是刚好，并且考虑借用原有的光模块的封装节约制造成本，因此光口适配装置在物理封装规格上也可以和光模块一样，这样更便于满足用户采用本发明装置替换光模块的位置、空间需要。

物理层转换单元12具体包括编解码子单元121、模/数转换子单元122以及时钟处理子单元123。其中，编解码子单元121，用于对来自数字接口侧的数字信号进行满足电传输的编码处理，或用于对收到的经过编码的信号进行解码处理；模/数转换子单元122与模拟接口13相连，用于将编码后的信号进行数字至模拟的转换，或用于对来自模拟接口13侧的模拟信号进行模拟至数字的转换；时钟处理子单元123，用以提供接收和发送过程中各单元所需的工作时钟。此外，根据情况不同物理层转换单元12可以选择不同的实施方式，其内部结构也有所不同，下面会详细介绍。

以从光口PHY芯片至电传输介质这一方向上的信号传输过程为例，进一步介绍本发明以太网光口适配装置的内部结构。

首先，发送端设备的MAC层芯片将MAC层码流输出至光口PHY芯片，由光口PHY芯片对接收到的码流进行物理层编码(如4b/5b或8b/10b编码)，进而形成物理层码流，即光口PHY芯片输出的数字信号。

光口PHY芯片将数字信号输出至以太网光口适配装置的数字接口11。数字接口11是与光口PHY芯片相适配的，具体而言，数字接口11与现有光模块的接口部分规格、管脚定义均相同。例如，目前GE光模块的输入接口定义是Serdes，速率为1.25G，Serdes内部分为三个速度等级，可以分别支持1GE\100M\10M传输，相应的，本发明中的数字接口11即可设置为符合上述规格的通信接口。当然，对于其他标准规格的接口，本发明装置也可以采用。

此后，光口PHY芯片输入数字接口11的数字信号进入物理层转换单元12，情况不同物理层转换单元12可以选择不同的实施方式。

首先，考虑到速率匹配的问题，可以在数字接口11和编解码子单元121之间设置速率转换子单元，在需要时进行不同传输速率的转换。例如，假设光口PHY芯片的输出接口是1000M口，那么进入数字接口11的速率就为1000M，但是如果用户希望采用特殊编码的长距离传输技术，那么就需要通过速率转换子单元将输入的1000M码流转换为100M码流(因为目前长距传输技术只能应用到100M以下)。由于1000M传输速率情况下，光口PHY芯片进行的物理层编码(8b/10b)不同于100M速率下的物理层编码(4b/5b)，因此速率转换子单元接收到1000M速率的码流后，首先要进行对应的8b/10b物理层解码还原出静负荷码流，然后将传输速率降为原来的1/10进行对应于100M的4b/5b物理层编码，最后进行串并转换等常规处理。需要说明的是速率转换子单元对于物理层转换单元12来说并非必备的，只有为了支持速率不一致的情况才需要引入。

其次，考虑到光口PHY芯片做过的物理层处理与后续要进行的适合电传输物理层处理存在不一致的情况，此时可以在数字接口11后再设置码流恢复子单元，用于还原出编解码子单元121所需的初始码流(如物理层静负荷)。因为光口PHY芯片对MAC层码流进行的编码处理，在一定情况下和编解码子单元121需要进行的满足电传输编码处理没有冲突，但个别情况会有冲突。当有冲突时，就需要通过设置于数字接口11和编解码子单元之间的码流恢复子单元先行恢复出编解码子单元121所需的初始码流，即解除冲突部分，随后再传输给编解码子单元121。例如，如果光口PHY芯片对MAC层码流进行了曼彻斯特编码，但编解码子单元121需要完成的电传输编码的各个处理中不包含曼彻斯特编码，那么码流恢复子单元就要先对来自光口PHY芯片的码流进行曼彻斯特编码的解码处理，还原出编解码子单元121需要的初始码流，然后才能由编解码子单元121进行后续满足电传输的编码处理。

当然，如果光口PHY做的是8b/10b物理层编解码，而物理层转换单元12需要进行4b/5b，在码流恢复子单元处则需要从8b/10b编码解出物理层静负荷，然后再进行4b/5b物理层编码，所述初始码流，是针对编解码子单元121而言的，即编解码子单元121进行适合于电传输的编码之前需要的码流，有可能是已经经过物理层编码(光口PHY完成的4b/5b或者8b/10b)的码流。其实码流恢复子单元对于物理层转换单元12来说也并非是必备的，对于部分情况下，如果光口PHY芯片完成的工作恰好就是物理层转换单元12需要完成的，这就有可能不需要做这个处理。

此外，还可以在编解码子单元121之前设置扰码子单元，用以在信号中加入或去除扰码，有利于提高信号的恢复质量以及使信号频谱平滑，使帧同步和自适应时域均衡等系统的性能得到改善。当然，扰码子单元对于物理层转换单元12而言也并非是必备的。

物理层转换单元中各子单元在进行信号处理时，需要工作时钟的支持，这是由时钟处理子单元123予以提供的。具体如下：

在数字接口内部的解串器(图中未示出)将来自光口PHY芯片的串行输入信号转化为并行信号之前，还通过时钟处理子单元123的时钟恢复电路从数字信号11的输入信号中恢复出恢复时钟信息，并提供给解串器。恢复参考时钟的处理需要本地时钟信息的协助，因此在时钟处理子单元123中需要设置有一个晶体振荡器，以提供本地时钟信息。由此可见，数字接口11的输出既包含恢复出的并行数据信号，也包含恢复出来的恢复时钟信号。

来自数字接口11的并行数字信号和恢复时钟信号传输至编解码子单元121，编解码子单元121根据恢复时钟对输入的数字信号进行传输编码。传输编码的种类根据实际情况有多种，例如10Mbps电口编码、100Mbps的电口传输编码、1000Mbps的电口编码等。优选的，可以采用特殊的编码方式(比如PAM4，)实现大于标准的长距离以太网传输，当然，采用现有的标准编码方式(如100M情况下的MLT3，)也可行。

经过编解码子单元121处理后的信号传输至模/数转换子单元122，模/数转换子单元122将输入的数字信号转换为模拟信号后，传输至模拟接口12。需要说明，在模拟接口12进行并/串转换的同时，时钟处理子单元123内部的时钟发生电路(图中未示出)还将发送时钟信息插入将要输出的数据信号中，所述发送时钟信息既可能依据适配装置的本地参考时钟信息，也可能依据恢复时钟信息，这是根据具体实际情况确定的。

本领域技术人员知道，两个终端在通过网线进行电传输之前，通常需要通过网口变压器进行电压调整。因此，本发明适配装置还可以包括连接于模拟接口和电传输介质之间的网口变压器，进而模拟接口13具有能够和网口变压器相对应的管脚定义及封装。但是在有些情况下也不需要进行电压变换，此时模拟接口13的管脚定义格式以及封装应该和电传输介质连接器(如网线连接器)的管脚定义相对应，即直接将光口适配装置的输出信号通过电传输介质连接器传输到电传输介质上，然后到达接收端的电传输介质连接器。概括而言，模拟接口13是适配于电传输的接口。

至此，来自光口PHY芯片的数字信号，经过本发明提供的以太网光口适配装置进行处理后，可以通过电传输介质传输到对端接收设备。如果对端接收设备自身就具有电口，那么直接接收即可；如果对端接收设备也仅有光口，那么还需要在对端设备上连接一个光口适配装置。

以上结合自光口PHY芯片到电传输介质这一方向的信号处理过程介绍了以太网适配装置内部结构。由于在相反方向的处理过程雷同，相信本领域技术人员可以在参看上述实施例的基础上能够予以实现，不再赘述。

通过上述介绍可知，本发明以太网光口适配装置在数字接口和模拟接口之间的设计是具有多种变化的，可以根据实际情况添加或者删除一些单元，比如对于1000M光口的情况，可以引入速率变换，对于某些情况可以不需要进行4b/5b或者8b/10b的解码处理，对于长距离传输的情况，可以引入特殊的传输编解码。

本发明还公开了一种以太网传输方法，请参看图4所示的本发明以太网传输方法实施例示意图。

步骤410：从光口PHY芯片输出的数字信号中恢复出时钟信息。

由于光口PHY芯片输出的经过物理层编码后的信号中包含时钟信息，因此，从光口PHY芯片接收其输出的数字信号后，可以从所述数字信号中恢复出时钟信息。

步骤420：根据所述时钟信息进行满足电传输的编码处理。

由于采用电介质传输和采用光传输的编码方式不同，因此需要对来自光口PHY芯片的数字信号进行满足电传输的编码处理，例如传输编码。此外，为了提高信号的恢复质量以及使信号频谱平滑，可以在进行传输编码之前在信号中加入扰码。当然，如果直接来自光口PHY芯片的数字信号不适于进行满足电传输的编码处理，则需要在进行电传输编码处理之前恢复所需的初始码流。

优选的，可以采用PAM-4编码，使得满足电传输的编码处理支持的传输距离大于标准以太网传输距离。

步骤430：对编码后的信号进行数/模转换之后，通过电传输介质进行传输。由于通过电传输介质进行传输的信号需要为模拟信号，因此编码之后还需要进行数字至模拟的转换，然后才能通过变压器或电传输介质连接器输出至电传输介质进行传输。所述电传输介质包括网线和电话线等。

由此可知，经过光口PHY芯片处理过的数据信号可以采用上述传输过程通过电传输介质进行传输，不需要光模块以及光纤支持，解决了用户购买了具有光传输配件的设备后希望采用电传输介质进行传输的技术问题。

以上对本发明所提供的一种传以太网光口适配装置以及一种以太网传输方法进行了详细介绍，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。

Claims (14)

1、一种以太网光口适配装置，其特征在于，包括与光口PHY芯片适配的数字接口和适配于电传输的模拟接口，以及物理层转换单元，所述物理层转换单元包括：

编解码子单元，用于对来自所述数字接口侧的数字信号进行满足电传输的编码处理，或用于对收到的经过编码的信号进行解码处理并传输至所述数字接口；

模/数转换子单元，与所述模拟接口相连，用于将所述编解码子单元编码后的信号进行数字至模拟的转换并传输至所述模拟接口，或用于对来自模拟接口侧的模拟信号进行模拟至数字的转换；

时钟处理子单元，用以提供接收和发送过程中各单元所需的工作时钟。

2、如权利要求1所述的以太网光口适配装置，其特征在于，所述数字接口和编解码子单元之间还包括对输入信号码流进行速率变换的速率转换子单元。

3、如权利要求1所述的以太网光口适配装置，其特征在于，所述数字接口和编解码子单元之间还包括码流恢复子单元，用于还原出编解码子单元所需的初始码流。

4、如权利要求1所述的以太网光口适配装置，其特征在于，所述物理层转换单元还包括位于编解码子单元之前的扰码子单元，用以在信号中加入或去除扰码。

5、如权利要求1所述的以太网光口适配装置，其特征在于，还包括连接于所述模拟接口和电传输介质之间的网口变压器。

6、如权利要求1至5中任意一项所述的以太网光口适配装置，其特征在于，所述以太网光口适配装置的物理封装与光口适配。

7、如权利要求1至5中任意一项所述的以太网光口适配装置，其特征在于，所述以太网光口适配装置的物理封装与原插入该光口的光模块的物理封装一致。

8、如权利要求1至5中任意一项所述的以太网光口适配装置，其特征在于，所述编解码子单元采用传输距离大于标准传输距离的编解码方式。

9、如权利要求1至5中任意一项所述的以太网光口适配装置，其特征在于，所述编解码子单元采用PAM-4编解码方式。

10、一种以太网传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.从光口PHY芯片接收其输出的数字信号；

b.从所述数字信号中恢复出时钟信息，

c.根据上述时钟信息进行满足电传输的编码处理；

d.对编码后的信号进行数/模转换之后，得到模拟信号并通过电传输介质进行传输。

11、如权利要求10所述的以太网传输方法，其特征在于，步骤b和c之间还包括在进行电传输编码处理之前恢复所需的初始码流。

12、如权利要求10所述的以太网传输方法，其特征在于，还包括，在电传输编码之前进行扰码处理。

13、如权利要求10中所述的以太网传输方法，其特征在于，所述满足电传输的编码处理支持的传输距离大于标准以太网传输距离。

14、如权利要求10所述的以太网传输方法，其特征在于，所述满足电传输的编码处理采用PAM-4编码。

Images