CN101075882B - 以太网收发装置及其实现信号长距离传输的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持长距离传输的以太网收发装置，包括模拟接口以及与模拟接口连接的电压放大单元，该电压放大单元用来放大发送信号的输出电压，放大系数对应于发送信号的传输距离，且该电压放大单元的输出上限大于IEEE 802.3规定的发送电压上限。本发明进一步增加了以太网收发装置的传输距离；同时，本发明通过自动测量信号的传输距离，根据测得的距离调整发送端放大系数或接收端参考电平，实现了自适应的长距离以太网传输。

Description

以太网收发装置及其实现信号长距离传输的方法

技术领域

本发明涉及以太网物理层传输技术，尤其涉及一种支持长距离传输的以太网收发装置以及实现以太网信号长距离传输的方法。

背景技术

随着互联网的高速发展，尤其是IPTV(Internet Protocol Television，交互式网络电视)等新业务的兴起，终端用户最后一公里的接入问题又成为新业务开展的瓶颈。当前的主流接入技术ADSL(Asymmetrical Digital SubscriberLoop，非对称数字用户线环路)显然不能提供足够的带宽支持，因此运营商需要寻找其他的接入方案。以太网具有传输速率高、网络软件丰富、安装连接简单、使用维护方便等优点，成为运营商的首选之一。

在宽带接入领域，由于用户分散在局端设备周围的不同地点，接入技术所支持的传输距离对接入网络的构建成本和维护成本都有非常重要的影响。IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers，电气与电子工程师协会)802.3规定以太网电接口在采用10BaseT和100BaseTX作为物理层编码标准时，传输距离为100米。以太网的传输距离限制了其在宽带接入中的应用。

有些厂商采用特殊的物理层编码来增加以太网信号的传输距离，但这种采用特殊编码的物理端口不能与标准的以太网物理端口互通，只能连通采用同样编码的对端；而且每个特殊编码的物理端口都具有相当高的成本。非标准化和较高成本决定了这种技术大规模商业应用于宽带接入仍有一定的难度。

中国专利申请CN1331663公开了一种标准物理层编码的以太网信号实现长距离传输的方法，通过在IEEE 802.3标准规定的发送端单端电压范围和接收端接收电压容限内调整发送端网口变压器的输出变比来增加传输距离。为了接收端能够正确解读接收信号，这种方法将对电压幅度的提高限制在IEEE802.3标准规定的工作电压范围内，改进有限，难以进一步扩展传输距离。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中因电压幅度提高有限影响以太网信号传输距离的问题。

本发明所述支持长距离传输的以太网收发装置，包括模拟接口和与模拟接口连接的电压放大单元和发送预加重单元，用来放大发送信号的输出电压，放大系数对应于发送信号的传输距离，且该电压放大单元的输出上限大于IEEE 802.3规定的发送电压上限。

优选地，所述收发装置还包括模数/数模单元和发送预加重单元，电压放大单元和发送预加重单元串接在模拟接口和模数/数模单元之间，其中：

模数/数模单元用来进行模拟信号与数字信号之间的转换；

发送预加重单元用来进行发送信号的预加重处理。

优选地，所述收发装置还包括测距单元和放大系数计算单元，其中：

测距单元用来通过传输介质中的信号反射时间测算传输距离；

放大系数计算单元用来根据测距单元测算的传输距离计算并设置电压放大单元的放大系数，以使得发送信号经过传输衰减后仍然能够被对端正确接收。

本发明提供的另一种支持长距离传输的以太网收发装置，包括模拟接口、接收均衡单元和模数/数模转换单元，其中：

接收均衡单元用来进行接收信号的均衡处理；

模数/数模转换单元用来按照参考电平对均衡处理后的接收信号进行模数转换，参考电平对应于接收信号的传输距离。

优选地，所述收发装置还包括与模拟接口连接的电压放大单元，用来放大发送信号的输出电压，放大系数对应于发送信号的传输距离，且该电压放大单元的输出上限大于IEEE 802.3规定的发送电压上限。

优选地，所述收发装置还包括与电压放大单元串接在模拟接口和模数/数模转换单元之间的发送预加重单元，用来进行发送信号的预加重处理。

优选地，所述收发装置还包括测距单元和参考电平计算单元，其中：

测距单元用来通过传输介质中的信号反射时间测算传输距离；

参考电平计算单元用来根据测距单元测算的传输距离计算并设置模数/数模转换单元中模数转换的参考电平。

优选地，所述收发装置还包括串接在模拟接口与模数/数模转换单元之间的电压放大单元和发送预加重单元、以及放大系数计算单元，其中：

发送预加重单元用来进行发送信号的预加重处理；

电压放大单元用来放大发送信号，放大系数对应于发送信号的传输距离，且该电压放大单元的输出上限大于IEEE 802.3规定的发送电压上限；

放大系数计算单元用来根据测距单元测得的传输距离计算并设置电压放大单元的放大系数。

优选地，所述收发装置还包括串扰补偿单元，连接模数/数模转换单元，用来剔除模数转换后接收信号中的串扰信号。

本发明提供了一种以太网转接装置，用来将标准以太网收发装置转换为长距离以太网收发装置，包括模拟接口、标准端连接单元和电压放大单元，其中：

标准端连接单元用来连接标准以太网收发装置；

电压放大单元用来放大从标准端连接单元向模拟接口输出的发送信号，放大系数根据模拟接口与其外接对端之间的传输距离确定，且该电压放大单元的输出上限大于IEEE 802.3规定的发送电压上限。

优选地，所述转接装置还包括与电压放大单元串接在模拟接口与标准端连接单元中间的发送预加重单元，用来对向模拟接口输出的发送信号进行预加重处理。

优选地，所述转接装置还包括模拟测距单元和放大系数计算单元，其中：

模拟测距单元用来通过信号反射时间计算模拟接口与其外接对端间的传输距离；

放大系数计算单元用来根据模拟测距单元测得的传输距离计算并设置电压放大单元的放大系数。

优选地，所述模拟接口直接连接标准端连接单元，用来将从模拟接口接收的信号自标准端连接单元输出。

本发明提供的另一种以太网转接装置，用来将标准以太网收发装置转换为长距离以太网收发装置，包括模拟接口、标准端连接单元、接收均衡单元、模数转换单元和数模转换单元，其中：

标准端连接单元用来连接标准以太网收发装置；

接收均衡单元用来对从模拟接口接收的信号进行均衡处理；

模数转换单元用来根据参考电平对均衡处理后的接收信号进行模数转换，参考电平根据模拟接口与其外接对端之间的传输距离确定；

数模转换单元用来将模数转换后的数字接收信号按照以太网标准转换为模拟信号，并从标准端连接单元输出。

优选地，所述转接装置还包括串扰补偿单元，连接在模数转换单元与数模转换单元之间，用来消除从模数转换后接收信号中的串音干扰。

优选地，所述转接装置还包括模拟测距单元和参考电平计算单元，其中：

模拟测距单元用来通过模拟信号的反射时间来计算模拟接口与其外接对端间的传输距离；

参考电平计算单元用来根据模拟测距单元测得的传输距离计算并设置模数转换单元的放大系数。

优选地，所述模拟接口直接连接标准端连接单元，用来将从标准端接收的信号自模拟接口输出。

优选地，所述转接装置还包括串接在模拟接口与标准端连接单元之间的电压放大单元和发送预加重单元、以及放大系数计算单元，其中：

电压放大单元用来放大从标准端连接单元向模拟接口输出的发送信号，放大系数根据模拟接口与其外接对端之间的传输距离确定，且该电压放大单元的输出上限大于IEEE 802.3规定的发送电压上限；

发送预加重单元用来对向模拟接口输出的发送信号进行预加重处理；

放大系数计算单元用来根据模拟测距单元测得的传输距离计算并设置电压放大单元的放大系数。

本发明提供了一种实现以太网信号长距离传输的方法，包括以下步骤：

发送测距信号，根据测距信号与其反射信号的时间间隔测算与对端的传输距离；

在发送业务信号前，对业务信号进行放大，其中放大系数根据传输距离确定。

优选地，所述放大系数根据传输距离确定具体为：

根据传输距离计算发送信号的衰减幅度；

按照对端的接收电压容限和发送信号的衰减幅度确定放大系数。

本发明提供了另一种实现以太网信号长距离传输的方法，包括以下步骤：

发送测距信号，根据测距信号与其反射信号的时间间隔测算与对端的传输距离；

对接收的业务信号进行均衡处理；

对均衡处理后的业务信号进行模数转换，模数转换的参考电平根据传输距离确定。

优选地，所述方法还包括：去除模数转换后业务信号中的串扰信号。

优选地，所述方法还包括：在发送业务信号前，对业务信号进行预加重处理并将其放大，放大系数根据传输距离确定，且放大后输出上限超过IEEE802.3规定的上限。

优选地，所述参考电平根据传输距离确定具体为：

根据传输距离计算信号的衰减幅度；

按照对端的发送单端电压范围和信号的衰减幅度确定参考电平。

本发明根据信号的传输距离放大发送信号或调低接收端模数转换的参考电平，使得经过放大的发送信号经过传输衰减后仍能够被对端正确接收，从而得以突破IEEE 802.3规定的发送电压上限；

同时，本发明通过对发送信号进行预加重或对接收信号进行均衡处理来补偿信号的频域衰减，进一步增加了以太网收发装置的传输距离；

进一步地，本发明通过在自动测量信号的传输距离，根据测得的距离调整发送端放大系数或接收端参考电平，实现了自适应的长距离以太网传输。

附图说明

图1为现有技术中以太网收发装置的结构图；

图2为本发明中支持长距离传输的以太网收发装置实施例一的结构示意图；

图3为本发明中支持长距离传输的以太网收发装置实施例二的结构示意图；

图4为本发明中长距离以太网收发装置与标准以太网收发装置的转接装置实施例一的结构示意图；

图5为本发明中长距离以太网收发装置与标准以太网收发装置的转接装置实施例二的结构示意图；

图6为本发明中实现以太网信号长距离传输的方法实施例一的流程图；

图7为本发明中实现以太网信号长距离传输的方法实施例二的流程图。

具体实施方式

影响以太网信号传输距离的因素主要有两个方面：一方面是因传输线中的码间干扰和传输线间的相互干扰造成的信号失真，另一方面是由于传输线的阻抗引起的信号衰减。

码间干扰是由于传输线的寄生RC(电阻电容)时间常数作用于不同码型的传输信号时造成不同的延迟时间，产生延迟抖动引起的。这一延迟抖动对信号中高频分量的影响远超过对低频分量的影响，当信号经过长距离传输后，由于前面符号的能量散布到后面的相邻符号，使得后面相邻符号变得模糊，从而令信号发生畸变。

Serdes(Serial and De-Serial，并串/串并转换器)技术广泛应用于机架式设备的背板设计中，用来解决背板中的高速总线在信号传输过程中遇到的趋肤效应与介电损耗造成的码间干扰。Serdes技术主要包括发送预加重和接收均衡技术，其中发送预加重技术对发送前的串行信号进行选择性的加重或去加重，即加强或减弱，预先补偿传输过程中发生的高低频分量的损耗差异，以减少接收端的信号失真；接收均衡技术同样对接收信号运用相对频率特征来补偿传输的损耗特征，用来校正类似于低通滤波器的传输损耗特性。

除了同一传输线上的信号本身产生的码间干扰，信号传输过程还会受到邻近传输线中信号的串扰。从一对或多对线缆到其他相邻线对上的信号耦合被称为串扰，包括近端串扰和远端串扰。对于以太网5类线中的差分信号，最为重要的串扰来源是与传输该差分信号的一对传输线在同一电缆中或同一接口中的其他线对上的信号，例如10M或100M的两个传输线对之间、1000M的四个传输线对之间都会造成串扰。串扰，线缆一侧的某发送线对对于同侧的其他相邻接收线对因电磁感应所造成的信号耦合为近端串扰；与近端串扰相对应，在线缆的一端发送信号的线对对远端其他相邻线对因电磁感应耦合而造成的串扰为远端串扰。

由于以太网传输中串扰是传输信号的两端已发送的信号造成的，根据理论和经验公式可以较为准确地估计出近端和远端串扰信号，将其从混合了串扰信号的接收信号中剔除。

本发明引入发送预加重技术和接收均衡技术来解决以太网信号因传输距离增加导致的码间干扰，同时引入串扰补偿来消除接收端相邻传输线造成的干扰，由于发送预加重、接收均衡和串扰补偿技术在现有技术中已有成熟方案，此处不再赘述。对于接收和发送共线的情况(比如GE)，还需要作EchoCanceller(回声消除)。

在另一方面，传输线自身具有的阻抗使得信号随着传输距离的增加而逐渐衰减，例如典型的5类线在10Mbps(兆比特每秒)传输速度下每100米的传输损耗为6.5dB(分贝)。当信号衰减到一定程度时，会淹没在噪声之中而难以恢复。由于信号的衰减与传输距离相关，IEEE 802.3标准规定的发送和接收电压的范围可以使发送端和接收端在标准传输距离以内，无论距离远近都可以正常发送和接收。这也是现有技术中将放大后的发送电压限制在范围内的原因，以使到达接收端时的信号电平在标准规定的接收容限范围内。

本发明中根据信号的传输距离提高发送端的输出电压，使信号到达接收端时不致于因传输衰减影响到接收端的正确解码。当传输距离较长时，本发明的发送端单端电压可能超过IEEE 802.3规定的上限；同时，在接收端，由于本发明采用了接收均衡以及串扰补偿技术，对较低的接收电平也能正确解码，因此接收端的接收电压容限也可能低于IEEE 802.3的下限。

现有以太网收发装置的结构如图1所示，模拟接口110与AD/DA(模数/数模)单元120、时钟与编解码单元130、MAC层接口单元140以及数字接口150依次串接。在上行方向，从模拟接口110输入的接收信号，首先经过AD/DA单元120进行模拟至数字的变换处理，将模拟信号转换为数字信号，然后再由时钟与编解码单元130进行时钟的提取和编码解码处理，从物理层的编码数据流中提取出MAC层的数据信息，再经过MAC层接口单元140进行MAC层接口处理后，从数字接口150送出。从数字接口150到模拟接口110的上行流程与从上述相反。其中，AD/DA单元120按照IEEE 802.3的标准发送电压和标准接收参考电平进行模数/数模转换。

图2为本发明中支持长距离传输的以太网收发装置实施例一的结构示意图，在从模拟接口110至数字接口150的上行方向与现有技术相同；在从数字接口150至模拟接口110的下行方向，数字接口150、MAC层接口单元140、时钟编解码单元130至AD/DA单元120的结构与现有技术相同，在AD/DA单元120与模拟接口110之间串接了电压放大单元210和发送预加重单元220。放大系数计算单元230分别连接电压放大单元210和测距单元240。

测距单元240用来自动测试模拟接口至与其连接的对端的传输距离。由于电缆的长度在两个收发装置连通后不会改变，因此测距单元240可以在每次收发装置连通时进行传输距离测量。电缆长度，即传输距离的测量可以通过传输信号的反射进行，当发送端发送测距信号后，在线缆的尽头由于传输介质的参数不同会发生信号反射，将测距信号反射回来。由于反射回来的信号与测距信号具有相同的波形，测距单元240通过测量发送测距信号和接收到测距信号所需的时间，乘以已知的信号在电缆中的传输速度，乘积的一半即为模拟接口与其连接对端的传输距离。

测距信号可以是模拟信号，也可以是数字信号。当采用数字形式的测距信号时，测距单元240上下行均连接AD/DA单元120，以便将数字测距信号与接收的数字信号进行对比，以确定是否为测距信号的反射信号。当采用模拟形式的测距信号时，测距单元240上行连接模拟接口，由于测距信号为了区别与两个收发装置之间的其他业务信号通常会采用特殊的低频波形信号，而下行的发送预加重单元220主要对信号的高频分量进行处理，电压放大单元210不会影响信号的波形，因此测距单元240可以与模拟接口110、电压放大单元210、发送预加重单元220的任意一个连接。

测距单元240将测得的传输距离输出至放大系数计算单元230。放大系数计算单元230根据两个收发装置之间的传输距离，同时按照两个收发装置间传输介质相对于传输速率的衰减特性和接收端的接收电平容限，计算出发送信号的电压放大系数，使得发送信号经过长距离传输后正好处于接收端的接收电平容限内，并将电压放大单元210的放大系数设置为该值。与测距单元240相同，放大系数计算单元230可以在每次收发装置连通时根据测距单元240输出的传输距离计算并设置一次放大系数，而在连通期间放大系数不需改动。

例如，对端收发装置的接收电平容限为IEEE 802.3标准规定的585mV(毫伏)至3.1V(伏)，两个收发装置之间采用5类线以10M速率传输，传输距离为300米，由于5类线在10M传输速率时每传输100米的损耗为6.5db，传输300米后其损耗为19.5db。可以在接收端电压容限内选择一个居中的值，按照输出电压减去传输损耗的电压值等于选择的接收电压值，即可计算出发送端的输出电压，从而得出电压放大系数。

对从AD/DA单元120输出的符合IEEE 802.3标准的下行模拟信号，经过发送预加重单元220进行预加重处理，再经电压放大单元210按照设定的放大系数放大后自模拟接口110输出。本实施例中电压放大单元210与发送预加重单元220的连接顺序可以互换。对从模拟接口110接收的上行模拟信号，其处理过程与现有技术相同。

两个本实施例的收发装置互相连接，可以实现长距离传输。本实施例中，当传输距离固定时，放大系数可以采用预先设定的方式，此时测距单元240和放大系数计算单元230可以省略，但收发装置将不能工作在对传输距离的自适应状态。

图3所示为本发明中支持长距离传输的以太网收发装置实施例二的结构，在下行方向，数字接口150、MAC层接口单元140、时钟与编解码单元130、AD/DA转换单元270、模拟接口110依次顺序串接；在上行方向，模拟接口110、接收均衡单元250、AD/DA转换单元270、串扰补偿单元260、时钟与编解码单元130、MAC层接口单元140、与数字接口150依次顺序串接。参考电平计算单元280分别连接至测距单元240和AD/DA转换单元270。

本实施例中，测距单元240的功能、测距信号的选择、测距单元采用的测距方法及进行测距的时间都与实施例一中相同，此处不再赘述。当采用数字形式的测距信号时，测距单元240下行连接AD/DA转换单元270，上行连接串扰补偿单元260或连接AD/DA转换单元270，以便通过对比同为数字形式的测距信号与接收信号以确定是否接收到了测距信号的反射信号。当采用模拟形式的测距信号时，测距单元240下行连接模拟接口，同样由于测距信号通常采用特殊的低频波形信号，接收均衡单元250主要对信号的高频分量进行处理，因此测距单元240可以与模拟接口110和接收均衡单元250中的任意一个连接。测距单元240测得的传输距离输出至参考电平计算单元280。

参考电平计算单元280根据两个收发装置之间的传输距离，同时按照两个收发装置间传输介质相对于传输速率的衰减特性和发送端的输出电压幅度，计算出接收端用来进行AD转换的参考电平，使得发送信号经过长距离传输后到达接收端时仍能进行正确的解码，并将AD/DA转换单元270模数转换的参考电平设置为计算所得的值。

模数转换的参考电平是AD/DA转换单元270进行0、1判决的基准。经过长距离传输的信号，其幅度通常低于标准距离传输的信号，因此其0、1判决的基准电平也应当相应降低，以便从幅度较低的模拟信号中转换出正确的数字信号。

参考电平计算方法请参照实施例一中放大系数的计算方法，此处不再重复。与测距单元240相同，参考电平计算单元280也可以在每次收发装置连通时根据测距单元240输出的传输距离计算并设置一次参考电平，而在连通期间参考电平维持不变。

对从模拟接口110接收的信号，由接收均衡单元250对其进行均衡处理。经过均衡处理后的模拟信号由AD/DA转换单元270按照设定的参考电平将其转换为数字信号，并输出至串扰补偿单元260，由串扰补偿单元260将估算的串扰信号从数字形式的接收信号中剔除。串扰补偿单元260将消除串扰后的数字信号输出到时钟与编解码单元130进行后续处理。AD/DA转换单元270比现有的AD/DA单元增加了对模数转换的参考电平的设定功能。

本实施例中对从模拟接口110输出的下行信号，其处理过程与现有技术相同。

两个本实施例的收发装置互相连接，可以实现长距离传输。本实施例中，当传输距离固定时，参考电平可以采用预先设定的方式，此时测距单元240和参考电平计算单元280可以省略，但收发装置将不能工作在对传输距离的自适应状态。

本发明中支持长距离传输的以太网收发装置实施例三为实施例一与实施例二的结合，具体而言，将实施例一中的电压放大单元210和发送预加重单元220串接在实施例二中AD/DA转换单元270与模拟接口110之间的下行方向，并可以增加放大系数计算单元230分别连接测距单元240和电压放大单元210，以实现根据传输距离自适应地调整放大系数。

实施例三中各单元的功能及工作方式请参见实施例一和二，此处不再重复。需要说明的是，当采用模拟测距信号时，测距单元240的下行可以连接发送预加重单元220、电压放大单元210和模拟接口110中的任意一个，上行可以连接至模拟接口110和接收均衡单元250中的任意一个；当采用数字测距信号时，测距单元240的下行连接AD/DA转换单元270，上行可以连接串扰补偿单元260和AD/DA转换单元270中的任意一个。

本实施例中的收发装置可以与标准以太网收发装置连接，实现长距离传输。同时，两个本实施例中的收发装置还可以互连，并且能够支持更长的传输距离。

对现有的标准以太网收发装置，可以通过转接装置将其转换为支持长距离传输的收发装置，以实现现有设备的功能提升。图4所示为本发明中长距离以太网收发装置与标准以太网收发装置之间的转接装置实施例一的结构示意图，从模拟接口110接收的信号直接传输至标准端连接单元310输出；标准转换单元连接标准以太网收发装置，从标准端连接单元310接收的信号经过发送预加重单元220和电压放大单元210后，从模拟接口110输出；放大系数单元230分别连接电压放大单元210和模拟测距单元320。

模拟测距单元320通过模拟接口110发送模拟测距信号，计算发送测距信号与从模拟接口110接收到测距信号的反射信号之间的时间差，以此来测量模拟接口110与连接对端之间的传输距离。模拟测距单元320从模拟接口110直接接收测距信号的反射信号，在测距信号的发送方向，模拟测距单元320可以连接模拟接口110、电压放大单元210和发送预加重单元220。

模拟测距单元320将测得的传输距离输出至放大系数计算单元230，由放大系数计算单元230根据测得的传输距离，同时按照模拟接口110与连接对端之间传输介质相对于传输速率的衰减特性和对端的接收电平容限，计算出发送信号的电压放大系数，使得发送信号经过长距离传输后正好处于对端的接收电平容限内，并将电压放大单元210的放大系数设置为该值。同样，模拟测距单元320和放大系数计算单元230可以在每次模拟接口110与对端连通时进行传输距离测试和放大系数的计算及设置，而在连通期间传输距离和放大系数保持不变。

对从标准端连接单元310输入的符合IEEE 802.3标准的模拟信号，经过发送预加重单元220进行预加重处理，再经电压放大单元210按照设定的放大系数放大后自模拟接口110输出。本实施例中电压放大单元210与发送预加重单元220的连接顺序可以互换。同时，在模拟接口110与连接对端的传输距离固定时，也可以采用预先设定的放大系数，从而省略模拟测距单元320和放大系数计算单元230。

两个本实施例中的转接装置可以分别通过标准连接单元310接入互为对端的两个标准以太网收发装置，即可实现其间的长距离传输。

图5所示为本发明中长距离以太网收发装置与标准以太网收发装置之间的转接装置实施例二的结构，标准端连接单元310用来连接标准以太网收发装置，标准端连接单元310将接收的信号传输至模拟接口110输出；从模拟接口110接收的信号，经接收均衡单元250、AD转换单元330、串扰补偿单元260、DA转换单元340依次顺序处理后，从标准端连接单元310输出。参考电平计算单元280分别连接至模拟测距单元320和AD转换单元330。

模拟测距单元320从模拟接口110向与其连接的对端发送模拟测距信号，通过计算发送测距信号至接收到测距信号的反射信号之间的时间差来测量模拟接口110与连接对端之间的传输距离。模拟测距单元320从模拟接口110直接发送测距信号，在反射信号的接收方向，模拟测距单元320可以连接模拟接口110、接收均衡单元250和DA转换单元340中的任意一个，接收上述单元输出的模拟信号。

模拟测距单元320将测得的传输距离输出至参考电平计算单元280，由参考电平计算单元280根据模拟接口110与其连接对端之间的传输距离，同时按照其间传输介质相对于传输速率的衰减特性和对端的发送电压幅度，计算出AD转换单元330用来进行AD转换的参考电平，使得发送信号经过长距离传输后到达本转换装置时仍能进行正确的解码，并将AD转换单元330的参考电平设置为计算所得的值。同样，模拟测距单元320和参考电平计算单元280可以在每次模拟接口110与对端连通时进行传输距离测试和参考电平的计算及设置，而在连通期间传输距离和参考电平保持不变。

对从模拟接口110接收的信号，由接收均衡单元250对其进行均衡处理。经过均衡处理后的模拟信号由AD转换单元330按照设定的参考电平将其转换为数字信号，再由串扰补偿单元260将估算的串扰信号从数字信号中剔除后输出到DA转换单元340。DA转换单元340将数字信号转换为符合以太网收发装置的模拟信号，从标准端连接单元310输出。本实施例中在模拟接口110与连接对端的传输距离固定时，AD转换单元330可以采用预先设定的参考电平，从而省略模拟测距单元320和参考电平计算单元280。

两个本实施例中的转接装置可以分别通过标准连接单元310接入互为对端的两个标准以太网收发装置，即可实现其间的长距离传输。

本发明中长距离以太网收发装置与标准以太网收发装置之间的转接装置实施例三与实施例二的不同之处是：对从标准端连接单元310接收的信号，实施例二中是直接将其从模拟接口110输出，而在实施例三中需要经过实施例一中的电压放大单元210和发送预加重单元220的处理后再从模拟接口110输出。另外，还可以增加放大系数计算单元230分别连接模拟测距单元320和电压放大单元210，以实现根据传输距离自适应地调整放大系数。

实施例三中各单元的功能及工作方式请参见实施例一和二，此处不再重复。需要说明的是，在测距信号的发送方向，模拟测距单元320可以连接发送预加重单元220、电压放大单元210和模拟接口110中的任意一个；在反射信号的接收方向，模拟测距单元320可以连接至模拟接口110、接收均衡单元250和DA转换单元340中的任意一个。

本实施例中的转接装置可以通过标准连接单元310接入一个标准以太网收发装置，即可实现与另一个标准以太网物理断开之间的长距离传输。两个本实施例中的转接装置还可以分别通过标准连接单元310接入互为对端的两个标准以太网收发装置，实现更长距离的以太网传输。

图6所示为本发明中实现以太网信号长距离传输的方法实施例一的流程，在步骤S610，向对端发送测距信号。

在步骤S620，在接收到测距信号的反射信号时，统计从发送至收到测距信号所花费的时间。

在步骤S630，按照发射测距信号至接收到反射信号所用的时间与信号的传输速度，得出与对端的传输距离。

在步骤S640，按照传输距离计算发送端输出电压的放大系数。根据步骤S630中得出的传输距离，按照与对端的连接介质相对于传输速率的衰减特性和对端的接收电平容限，计算出发送端输出电压的放大系数，使得发送信号经过长距离传输后正好处于对端的接收电平容限内。

在步骤S650，将数模转换后的信号进行预加重处理。

在步骤S660，将预加重处理后的信号按放大系数放大并发送。

本实施例中，也可以先进行信号的放大，对放大后的信号作预加重处理并发送。

图7为本发明中实现以太网信号长距离传输的方法实施例二的流程图，其中步骤S710至步骤S730分别与实施例一中的步骤S610至步骤S630相同，此处不再重复。

在步骤S740，按照传输距离计算接收端模数转换时的参考电平。根据步骤S730中得出的传输距离，同时按照其间传输介质相对于传输速率的衰减特性和对端的发送电压幅度，计算出接收端用来进行模数转换的参考电平，使得发送信号经过长距离传输后到达接收端时仍能被正确解码。

在步骤S750，对接收信号进行均衡处理。

在步骤S760，将均衡处理后的接收信号按照步骤S740中得出的参考电平进行模数转换。

在步骤S770，消除模数转换后接收信号中的串扰信号。

需要说明的是，可以将本实施例和实施例一结合使用。

本发明将以太网收发装置打破标准的规定，把工作上限调整到标准工作电压范围的限制以外，从而大大提高了以太网接入应用的距离，进一步引入根据距离动态调整输出电压的技术，使得应用更加灵活，而且还将高速Serdes技术中的预加重和均衡技术，应用在以太网交换机的低速10Mbps或100Mbps的PHY(物理层)技术中，使得发送信号在经过衰减后仍然保持较好的波形，因而在发送和接收全部利用本发明构思的情况下，可以做到在不改变用户端标准以太网接口的情况下，延伸接入端口和用户间的接入距离，能够做到10M速度下传输300米至500米的距离，从而避免采用特殊以太网物理层编码时必需的用户端特殊设备，降低了以太网在宽带接入领域的组网成本。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (18)

1.一种支持长距离传输的以太网收发装置，应用在以太网交换机的低速10Mbps或100Mbps的PHY物理层技术中，包括模拟接口，其特征在于，还包括与模拟接口连接的电压放大单元，模数/数模单元，测距单元和放大系数计算单元，其中，

电压放大单元，串接在模拟接口和模数/数模单元之间，用来放大发送信号的输出电压，放大系数对应于发送信号的传输距离，且该电压放大单元的输出上限大于IEEE 802.3规定的发送电压上限；

模数/数模单元，用来进行模拟信号与数字信号之间的转换；

测距单元，用来通过传输介质中的信号反射时间测算传输距离；

放大系数计算单元，用来根据测距单元测算的传输距离计算并设置电压放大单元的放大系数，以使得发送信号经过传输衰减后仍然能够被对端正确接收。

2.如权利要求1所述，支持长距离传输的以太网收发装置，其特征在于，所述收发装置还包括发送预加重单元，用来进行发送信号的预加重处理。

3.一种支持长距离传输的以太网收发装置，包括模拟接口，其特征在于，还包括接收均衡单元、测距单元、参考电平计算单元和模数/数模转换单元，其中：

接收均衡单元用来进行接收信号的均衡处理；

测距单元用来通过传输介质中的信号反射时间测算传输距离；

参考电平计算单元用来根据测距单元测算的传输距离、收发装置之间传输介质相对于传输速率的衰减特性和发送端的输出电压幅度计算并设置模数/数模转换单元中模数转换的参考电平；

模数/数模转换单元用来按照参考电平对均衡处理后的接收信号进行模数转换，参考电平对应于接收信号的传输距离。

4.如权利要求3所述支持长距离传输的以太网收发装置，其特征在于，所述收发装置还包括与模拟接口连接的电压放大单元，用来放大发送信号的输出电压，放大系数对应于发送信号的传输距离，且该电压放大单元的输出上限大于IEEE 802.3规定的发送电压上限。

5.如权利要求4所述支持长距离传输的以太网收发装置，其特征在于，所述收发装置还包括与电压放大单元串接在模拟接口和模数/数模转换单元之间的发送预加重单元，用来进行发送信号的预加重处理。

6.如权利要求5所述支持长距离传输的以太网收发装置，其特征在于，所述收发装置还包括放大系数计算单元，用来根据测距单元测算的传输距离计算并设置电压放大单元的放大系数。

7.如权利要求3至6任意一项所述支持长距离传输的以太网收发装置，其特征在于：所述收发装置还包括串扰补偿单元，连接模数/数模转换单元，用来剔除模数转换后接收信号中的串扰信号。

8.一种以太网转接装置，应用在以太网交换机的低速10Mbps或100Mbps的PHY物理层技术中，用来将标准以太网收发装置转换为长距离以太网收发装置，包括模拟接口，其特征在于，还包括标准端连接单元、电压放大单元、模拟测距单元和放大系数计算单元，其中：

标准端连接单元用来连接标准以太网收发装置；

电压放大单元用来放大从标准端连接单元向模拟接口输出的发送信号，放大系数根据模拟接口与其外接对端之间的传输距离确定，且该电压放大单元的输出上限大于IEEE 802.3规定的发送电压上限；

模拟测距单元用来通过信号反射时间计算模拟接口与其外接对端间的传输距离；

放大系数计算单元用来根据模拟测距单元测得的传输距离计算并设置电压放大单元的放大系数。

9.如权利要求8所述的以太网转接装置，其特征在于，所述转接装置还包括与电压放大单元串接在模拟接口与标准端连接单元中间的发送预加重单元，用来对向模拟接口输出的发送信号进行预加重处理。

10.如权利要求8或9所述的以太网转接装置，其特征在于：所述模拟接口直接连接标准端连接单元，用来将从模拟接口接收的信号自标准端连接单元输出。

11.一种以太网转接装置，用来将标准以太网收发装置转换为长距离以太网收发装置，包括模拟接口，其特征在于，还包括标准端连接单元、接收均衡单元、模拟测距单元、参考电平计算单元、模数转换单元和数模转换单元，其中：

标准端连接单元用来连接标准以太网收发装置；

接收均衡单元用来对从模拟接口接收的信号进行均衡处理；

模拟测距单元用来通过模拟信号的反射时间来计算模拟接口与其外接对端间的传输距离；

参考电平计算单元用来根据模拟测距单元测得的传输距离、收发装置之间传输介质相对于传输速率的衰减特性和发送端的输出电压幅度计算并设置模数转换单元的参考电平；

模数转换单元用来根据参考电平对均衡处理后的接收信号进行模数转换，参考电平根据模拟接口与其外接对端之间的传输距离确定；数模转换单元用来将模数转换后的数字接收信号按照以太网标准转换为模拟信号，并从标准端连接单元输出。

12.如权利要求11所述的以太网转接装置，其特征在于：所述转接装置还包括串扰补偿单元，连接在模数转换单元与数模转换单元之间，用来消除从模数转换后接收信号中的串音干扰。

13.如权利要求11或12所述的以太网转接装置，其特征在于：所述模拟接口直接连接标准端连接单元，用来将从标准端接收的信号自模拟接口输出。

14.如权利要求11或12所述的以太网转接装置，其特征在于，所述转接装置还包括串接在模拟接口与标准端连接单元之间的电压放大单元和发送预加重单元、以及放大系数计算单元，其中：

电压放大单元用来放大从标准端连接单元向模拟接口输出的发送信号，放大系数根据模拟接口与其外接对端之间的传输距离确定，且该电压放大单元的输出上限大于IEEE 802.3规定的发送电压上限；

发送预加重单元用来对向模拟接口输出的发送信号进行预加重处理；

放大系数计算单元用来根据模拟测距单元测得的传输距离计算并设置电压放大单元的放大系数。

15.一种实现以太网信号长距离传输的方法，应用在以太网交换机的低速10Mbps或100Mbps的PHY物理层技术中，其特征在于，包括以下步骤：

发送测距信号，根据测距信号与其反射信号的时间间隔测算与对端的传输距离；

在发送业务信号前，对业务信号进行放大，其中放大系数根据传输距离确定，具体为：

根据传输距离计算发送信号的衰减幅度；

按照对端的接收电压容限和发送信号的衰减幅度确定放大系数。

16.一种实现以太网信号长距离传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：

发送测距信号，根据测距信号与其反射信号的时间间隔测算与对端的传输距离；

对接收的业务信号进行均衡处理；

对均衡处理后的业务信号进行模数转换，其中所述模数转换的参考电平是根据上述测算到的传输距离、收发装置之间传输介质相对于传输速率的衰减特性和发送端的输出电压幅度计算而得。

17.如权利要求16所述实现以太网长距离传输的方法，其特征在于，所述方法还包括：去除模数转换后业务信号中的串扰信号。

18.如权利要求16或17所述实现以太网长距离传输的方法，其特征在于，所述方法还包括：在发送业务信号前，对业务信号进行预加重处理并将其放大，放大系数根据传输距离确定，且放大后输出上限超过IEEE 802.3规定的上限。

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