CN101645841A

CN101645841A - 一种节能联网方法和节能联网系统

Info

Publication number: CN101645841A
Application number: CN200910140325A
Authority: CN
Inventors: 韦尔·威廉·戴博; 斯科特·鲍威尔
Original assignee: Zyray Wireless Inc
Current assignee: Broadcom Corp; Zyray Wireless Inc
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2010-02-10
Also published as: TWI499332B; EP2161879A1; EP2161879B1; TW201127140A; KR20100006147A; KR101115435B1

Abstract

本发明涉及基于控制参数为静默信道和/或信道的静默方向来训练、刷新和/或更新以太网链路伙伴。这种操作可用来改善以太网通信的能效。控制参数可包括缺省值和/或可基于先前训练、刷新和/或更新操作来确定。控制参数的新值可基于当前和先前控制参数值的变化幅度来确定，或者基于性能例如比特误码率来确定。可使用用户输入来确定何时执行训练、刷新和/或更新操作。可对近端串扰消除器、外部近端串扰消除器、远端串扰消除器、外部远端串扰消除器和回波消除器中的一个或多个来执行训练、刷新和/或更新操作。在训练、刷新和/或更新操作之后，静默信道将跳变到活跃状态和/或保持静默状态。

Description

一种节能联网方法和节能联网系统

技术领域

本发明涉及联网技术，更具体地说，涉及一种动态确定何时训练以太网链路伙伴以支持节能(energy efficient)以太网的方法和系统。

背景技术

随着电子设备例如台式计算机、笔记本计算机和手持设备例如智能电话和PDA的越来越流行，用于为各种应用交换各种类型和各种大小的数据的通信网络尤其是以太网正在变得越来越流行。在这点上，以太网越来越多的用来承载例如音频、数据和多媒体数据。因此，越来越多的设备都配置有以太网接口。

随着连接到数据网络的设备数量越来越多，数据率的要求越来越高，对支持更高数据率的新的传输技术的需求越来越大。然而，更高的数据率常常会导致功耗的显著增加。

新传输技术支持在铜线电缆架构上提供更高的传输速率。在这一点上做了非常多的努力，包括在现有布线系统上支持高达100G比特/秒(Gbps)数据率的技术。例如，IEEE 802.3标准定义了在100米范围内在双绞铜线布线系统上连接的10Mbps、100Mbps、1G bps和10G bps数据率的MAC(介质访问控制)接口和物理层(PHY)接口。数据率每提高10倍，需要更复杂的信号处理技术来维持100米标准线缆范围。非标准的传输速率包括2.5Gbps和5Gbps。

在双绞线布线系统(10GBASE-T)上传输10Gbps规范的设计目标是在182英尺范围内在现有双绞线布线系统上支持10Gbps连接，以及在330英尺范围内在新双绞线布线系统上支持10Gbps连接。为了在4对双绞线布线系统上支持10Gbps的全双工传输，需要精确的数字信号处理技术来消除或降低由严重的与频率有关的信号衰减所带来的影响、信号反射、4个线对之间的近端和远端串扰，以及进入4个线对之中的或者来自相邻传输链路或者来自外部噪声源的外部信号。新的IEEE布线规范正在考虑支持40Gbps和100Gbps速率。

比较本发明后续将要结合附图介绍的系统，现有技术的其它局限性和弊端对于本领域的技术人员来说是显而易见的。

发明内容

本发明提供了一种动态确定何时训练以太网链路伙伴以支持节能以太网的方法和系统，在至少一幅附图中做了描述，并结合权利要求做了完整的定义。

一种节能联网方法，包括：

在通信连接一个或多个链路伙伴的以太网链路中，其中所述以太网链路包括一个或多个静默(silent)信道和/或一个或多个信道中的静默方向：

基于一个或多个控制参数确定何时：

训练一个或多个链路伙伴；和/或

刷新电路和/或更新所述一个或多个链路伙伴和/或所述一个或多个静默信道和/或所述一个或多个信道之中的所述静默方向；以及

基于所述确定的结果执行所述训练、所述刷新和/或所述更新之中的一个或多个。

优选地，所述控制参数之中的一个或多个包括缺省值。

优选地，所述方法还包括基于先前训练下列内容的频率确定所述一个或多个控制参数的值：

所述一个或多个链路伙伴；和/或

刷新和/或更新所述一个或多个链路伙伴和/或所述一个或多个静默信道和/或所述一个或多个信道之中的所述静默方向。

优选地，所述方法还包括基于一个或多个当前控制参数的值与一个或多个先前控制参数的值之间的变化幅度来生成所述一个或多个控制参数的新值。

优选地，所述当前控制参数和一个或多个先前控制参数的值对应于相邻的活跃信道和/或同一信道中的活跃方向。

优选地，所述方法还包括基于在流量活动的一个或多个先前周期内测得的性能统计为所述一个或多个控制参数生成新值。

优选地，所述方法还包括基于用户输入确定何时执行：

所述训练一个或多个链路伙伴；和/或

刷新电路和/或更新所述一个或多个链路伙伴和/或所述一个或多个静默信道和/或所述一个或多个信道之中的所述静默方向。

优选地，在所述训练、所述刷新和/或所述更新之后，所述一个或多个静默信道和/或所述一个或多个信道之中的所述静默方向将被激活和/或保持静默。

优选地，为近端串扰消除器、外部(alien)近端串扰消除器、远端串扰消除器、外部远端串扰消除器和回波消除器中的一个或多个执行所述训练、所述刷新和/或所述更新。

优选地，所述方法还包括基于时钟和/或晶体信号的预计频率偏移来确定何时执行：

所述训练一个或多个链路伙伴；和/或

刷新所述电路和/或更新所述一个或多个链路伙伴和/或所述一个或多个静默信道和/或所述一个或多个信道之中的所述静默方向。

一种节能联网系统，包括：

通过以太网链路彼此通信连接的一个或多个链路伙伴中的一个或多个电路，所述以太网链路包括一个或多个静默信道和/或一个或多个信道中的静默方向，所述一个或多个电路用于基于一个或多个控制参数确定何时：

训练一个或多个链路伙伴；和/或

刷新所述一个或多个电路和/或更新所述一个或多个链路伙伴和/或所述一个或多个静默信道和/或所述一个或多个信道之中的所述静默方向；以及

所述一个或多个电路用于基于所述确定的结果执行所述训练、所述刷新和/或所述更新之中的一个或多个。

优选地，所述控制参数之中的一个或多个包括缺省值。

优选地，所述一个或多个电路用于基于先前训练下列内容的频率确定所述一个或多个控制参数的值：

所述一个或多个链路伙伴；和/或

优选地，所述一个或多个电路用于基于一个或多个当前控制参数的值与一个或多个先前控制参数的值之间的变化幅度来生成所述一个或多个控制参数的新值。

优选地，所述一个或多个电路用于基于在流量活动的一个或多个先前周期内测得的性能统计为所述一个或多个控制参数生成新值。

优选地，所述一个或多个电路用于基于用户输入确定何时执行：

所述训练一个或多个链路伙伴；和/或

刷新所述一个或多个电路和/或更新所述一个或多个链路伙伴和/或所述一个或多个静默信道和/或所述一个或多个信道之中的所述静默方向。

优选地，所述一个或多个电路用于基于时钟和/或晶体信号的预计频率偏移来确定何时执行：

所述训练一个或多个链路伙伴；和/或

一种机器可读存储器，其中存储有计算机程序，该计算机程序包括至少一个代码段，用于进行节能联网，所述至少一个代码段可由机器执行以控制机器执行如下步骤：

基于一个或多个控制参数确定何时：

训练一个或多个链路伙伴；和/或

优选地，所述控制参数之中的一个或多个包括缺省值。

优选地，所述至少一个代码段包括一段代码，用于基于先前训练下列内容的频率确定所述一个或多个控制参数的值：

所述一个或多个链路伙伴；和/或

优选地，所述至少一个代码段包括一段代码，用于基于一个或多个当前控制参数的值与一个或多个先前控制参数的值之间的变化幅度来生成所述一个或多个控制参数的新值。

优选地，所述至少一个代码段包括一段代码，用于基于在流量活动的一个或多个先前周期内测得的性能统计为所述一个或多个控制参数生成新值。

优选地，所述至少一个代码段包括一段代码，用于基于用户输入确定何时执行：

所述训练一个或多个链路伙伴；和/或

优选地，所述至少一个代码段包括一段代码，用于基于时钟和/或晶体信号的预计频率偏移来确定何时执行：

所述训练一个或多个链路伙伴；和/或

本发明的上述和其它优点、特征和创新之处，以及下述实施例中的细节，将通过下列附图说明和附图得到更为清楚的理解。

附图说明

图1是依据本发明一较佳实施例的本地链路伙伴和远端链路伙伴之间的以太网连接的示意图；

图2是依据本发明一较佳实施例的包括物理模块的双绞线PHY设备架构之上的示范性以太网的示意图；

图3A是依据本发明一较佳实施例的在对称通信过程中动态确定何时训练、刷新和/或更新以太网链路伙伴的示意图；

图3B是依据本发明一较佳实施例的在非对称通信过程中动态确定何时训练、刷新和/或更新以太网链路伙伴的示意图；

图4是依据本发明一较佳实施例的在非对称通信过程中动态确定何时训练、刷新和/或更新以太网链路伙伴的流程图。

具体实施方式

本发明的特定实施例涉及一种动态确定何时训练以太网链路伙伴以支持节能(energy efficient)以太网的方法和系统。本发明可改善以太网通信的能效。在本发明的多个方面，链路伙伴可通信连接到以太网链路，该以太网链路可包括多个信道。这些信道之中的一个或多个可以是活跃的，和/或一个或多个信道可以是静默的或者设置为低功耗状态。例如，静默信道的数据率为零。以太网链路伙伴可支持从低功耗状态跳变(transition)到活跃信道状态，从而提供节能以太网通信。以太网链路伙伴可支持对称或非对称数据率，包括静默或零数据率。基于一个或多个控制参数和/或例如控制程序、控制电路和/或处理器，以太网链路伙伴可动态确定何时执行训练或刷新电路、定时环路和/或为多个静默信道之中的一个或多个更新一个或多个参数。此外，以太网链路伙伴可执行这些训练、刷新和/或更新。

可为一个或多个控制参数使用缺省值，例如，当一个或多个确定的控制参数不可用时。此外，用来触发所述训练、刷新和/或更新的一个或多个控制参数可以是基于一个或多个先前周期的所述训练、刷新和/或更新的结果的。例如，所述一个或多个控制参数可基于来自一个或多个先前周期的训练、刷新和/或更新的一个或多个参数值与来自一个或多个后续周期的训练、刷新和/或更新的一个或多个参数值之间的变化或差值的大小来生成。在本发明的一些示范性实施例中，控制参数可基于在信道活动的一个或多个先前周期中测量的比特误码率来生成。此外，基于控制参数确定何时训练、刷新和/或更新参数的标准可基于例如用户输入来修改。

训练、刷新和/或更新操作在一些情况下可依照例如固定的频率或固定的周期间隔来进行。此外，训练、刷新和/或更新操作在一些情况下可基于变化的工作条件例如布线类型、布线长度和/或环境条件来触发。环境条件可包括例如温度变化、回波和/或电磁耦合例如近端串扰(NEXT)、外部NEXT(ANEXT)、远端串扰(FEXT)和/或外部FEXT(AFEXT)。在这点上，外部串扰可从两个链路伙伴所使用的介质外部的信道中收到。例如，对于10GBASE-T而言，相邻的布线系统会引入ANEXT和/或AFEXT。

训练可让链路伙伴适应当前链路条件，从而在链路上建立可靠的通信。例如，训练可包括在节点102和104中的一方或者双方中配置各种参数、电路和/或定时环路，从而使得节点102和104可相互同步，和/或在线缆112的一个或多个物理信道中进行可靠的通信。通过这种方式，训练可确保对功能进行可靠的执行，这样一来便可执行回波消除、远端串扰消除和近端串扰消除。此外，可为任意静默信道的回波消除器、FEXT消除器、AFEXT消除器、NEXT消除器和/或ANEXT消除器来执行训练、刷新和/或更新。在训练和/或更新之后，一个或多个静默信道将被激活和/或仍然保持静默。通过这种方式，以太网通信中的能耗开销可通过减少训练、刷新和/或更新的工作周期(duty cycle)和/或频率来得以降低。

图1是依据本发明一较佳实施例的本地链路伙伴和远端链路伙伴之间的以太网连接的示意图。如图1所示，其中展示了系统100，其包括本地链路伙伴102和远端链路伙伴104。本地链路伙伴102和远端链路伙伴104可通过线缆112来通信。在本发明的一个示范性实施例中，线缆112可包括多达4个或者更多的信道，每一信道可包括例如非屏蔽双绞线(UTP)。本地链路伙伴102和远端链路伙伴104可通过一个或多个信道来通信，包括线缆112。例如，双绞线标准10Base-T和100Base-TX上的以太网可使用两对UTP，而双绞线标准1000Base-T和10GBase-TX上的以太网可使用四对UTP。

在本发明的一个示范性实施例中，链路伙伴102和/或104可包括一对双绞线PHY，其可工作在例如10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps(10BASE-T、100BASE-T、1G BASE-T和/或10G BASE-T)等一个或多个标准速率下，以及其它标准速率例如40Gbps和100Gbps和/或非标准速率例如2.5Gbps和5Gbps下。

在本发明的一个示范性实施例中，链路伙伴102和/或104可包括背板PHY，其可工作在一个或多个标准速率例如1000BASE-KX、10GBASE-KX4和/或10GBASE-KR之下，或者其它标准速率例如40Gbps和100Gbps和/或非标准速率例如2.5Gbps和5Gbps下。

在本发明的一个示范性实施例中，链路伙伴102和/或104可包括光PHY，其可工作在例如10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps等一个或多个标准速率下，以及其它标准速率例如40Gbps和100Gbps和/或非标准速率例如2.5Gbps和5Gbps下。在这点上，光PHY可以是无源光网络(PON)PHY。

本地链路伙伴102可包括主机106a、介质访问控制(MAC)控制器108a和PHY设备110a。远端链路伙伴104可包括主机106b、MAC控制器108b和PHY设备110b。然而，本发明并非仅限于此。在本发明的多个实施例中，链路伙伴102和/或104可包括例如计算机系统或音频/视频(A/V)支持设备。在这点上，A/V设备可包括麦克风、乐器、声板(sound board)、声卡、视频摄像机、媒体播放器、图形卡或者其它音频和/或视频设备。此外，链路伙伴102和104可使用音频/视频桥接和/或音频/视频桥接扩展(在本文中统称为AVB)来交换多媒体内容和相关联的控制和/或辅助数据。

PHY设备110a和110b中的每一个都可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于在本地链路伙伴102和远端链路伙伴104之间进行通信，例如发送和接收数据。PHY设备110a和110b可支持例如以太网操作。PHY设备110a和110b能够以10Mbps、100Mbps、1000Mbps(1Gbps)、2.5Gbps、4Gbps、5Gbps、10Gbps或40Gbps或者100Gbps速率工作。在这点上，PHY设备110a和110b可支持标准数据速率和/或非标准数据速率。此外，PHY设备110a和110b可支持标准以太网工作链路长度或者范围和/或扩展工作范围。PHY设备110a和110b可使用链路发现信令(LDS)操作来在本地链路伙伴102和远端链路伙伴104之间通信，该操作可监测到对方链路伙伴的活跃操作。在这点上，LDS操作可配置成支持标准以太网操作和/扩展范围的以太网操作。PHY设备110a和110b还可支持通过自动协商来确定和选择通信参数例如速率和双工模式。

在本发明的多个实施例中，PHY设备110a和110b可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于在一个方向上以高数据率接收和/或发送，而在另一方向上以低数据率接收和/或发送。例如，本地链路伙伴102可包括多媒体服务器，远端链路伙伴104可包括多媒体客户端。在这点上，本地链路伙伴102可以高数据率向远端链路伙伴104发送多媒体数据，远端链路伙伴104可以低数据率发送与多媒体内容有关的控制或辅助数据。此外，速率的变化例如采用步进的方式增加或者减少速率可在PHY设备110a和/或110b二者之间以非对称的方式进行，这样便可支持节能以太网。例如，PHY设备110a可基于110b速率的变化来修改其自身速率，但是，PHY设备110a可变化至不同于PHY设备110b的速率。此外，PHY设备110a和110b可独立于对方来修改自身速率，例如一个PHY设备可对其速率进行修改，而与此同时，另一PHY设备却不对其速率进行修改。此外，在本发明的一些实施例中，一个或多个PHY设备可将其速率降低至零。

PHY设备110a和110b发送和/或接收的数据可依据已知OSI协议标准来进行格式化。OSI模型将操作和功能分成7个不同的层次。通常，OSI模型之中的每一层的构建目标是，其可提供服务给其相邻的高一级的接口层。例如，层1或者物理层可提供服务给层2，层2可提供服务给层3。发送的数据可包括以太网介质独立接口(MII)数据帧，其以开始和结束定位符作为一个帧的开头和结尾。发送的数据还可包括IDLE符号，其可在数据帧之间传送，在帧间隔(IFG)之间进行。

在图1所示的本发明的示范性实施例中，主机106a和106b可代表层2及其以上的层。MAC控制器108a和108b可代表层2及其以上的层，PHY设备110a和110b可代表层1或者物理层的操作和功能。在这点上，PHY设备110a和110b可称为物理层发射器和/或接收器，物理层收发器、PHY收发器、PHY接收器或PHY。主机106a和106b可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于实现在线缆112上传送的数据分组最高五个功能层的操作和功能。由于OSI模型的每一层向其相邻的高层提供服务，MAC控制器108a和108b可提供必要的服务给主机106a和106b，以确保分组可进行适当的格式化，并发送到PHY设备110a和110b。在发送过程中，每一层可在其高层发来的数据上添加其自身的报头。但是，在接收过程中，包含类似的OSI栈的兼容设备可在消息从低层向高层传递的过程中剥掉报头。

PHY设备110a和110b可配置成处理所有物理层要求，包括但不限于打包、数据传输和串行解串行(SERDES)，可在需要这些操作的时候进行这些操作。PHY设备110a和110b从MAC控制器108a和108b接收到的数据分组可包括数据和报头信息(对应于上述六种功能层之中每一个)。PHY设备110a和110b可配置成对数据分组(将要在线缆112上发送的)进行编码，和/或对从线缆112收到的数据分组进行解码。

在本发明的各种实施例中，PHY设备110a和110b可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于动态地确定何时训练以太网链路伙伴，以支持节能以太网。例如，PHY设备110a和110b可基于一个或多个控制参数来确定何时训练或刷新电路、定时环路和/或更新链路伙伴102和/或104，并执行该训练、刷新和/或更新。

MAC控制器108a可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于处理本地链路伙伴102的数据链路层、层2的操作和/或功能。类似地，MAC控制器108b可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于处理远端链路伙伴104中的层2的操作和功能。MAC控制器108a和108b可配置成用于遵循以太网协议进行操作，例如那些基于IEEE 802.3标准的协议。尽管如此，但本发明并非仅限于此。

MAC控制器108a可通过接口114a与PHY设备110a通信，并通过总线控制器接口116a与主机106a通信。MAC控制器108b可通过接口114b与PHY设备110b通信，以及通过总线控制器接口116b与主机106b通信。接口114a和114b对应于以太网接口，其包括协议和/或链路管理控制信号。接口114a和114b可以是多速率接口和/或介质独立接口(MII)。总线控制器接口116a和116b可对应于PCI或者PCI-X接口。尽管如此，但本发明并非仅限于此。

在操作过程中，PHY设备例如PHY设备110a和110b可通过固定数量的信道发送数据，这将导致网络链路在相当长一段时间内出于使用状态。当链路伙伴102和104第一次建立连接时，他们交换一些基本信息和/或训练信号。在这点上，链路伙伴102和104可协商数据速率(例如10Gbps)和双工模式(例如全双工)，以便与对方进行通信。此外，为了建立可靠的通信，链路伙伴102和104之中的每一个需要调整各种参数、定时环路和/或电路，以便考虑到变量例如布线(数据在其上传送)类型和布线周围环境条件的影响。

训练可使以太网信道适应于当前条件，从而执行一些功能例如回波消除、远端串扰消除和近端串扰消除。

链路伙伴可依据控制程序、控制电路和/或处理器(可基于控制参数动态调整)不时地训练或刷新电路、定时环路和/参数。例如，可对一段时间内不活跃的信道进行训练或刷新，使得对应的电路、定时环路和/或参数(过期一段时间)能够实现在该信道进行可靠的数据通信。PHY设备110a和110b可动态确定何时训练以太网链路伙伴，以支持节能以太网。例如PHY设备110a和110b可使用一个或多个控制参数来确定何时训练、刷新和/或更新链路伙伴102和/或104，并执行该训练、刷新和/或更新。对静默或非活跃信道的完整训练步骤将耗时100ms，或者几秒的时间。在本发明的一些实施例中，这一时间可显著地降低，因为静默或非活跃信道可被刷新，因此不需要经历完整的训练周期。

图2是依据本发明一较佳实施例的运行在包括物理模块的双绞线PHY设备架构上的示范性以太网的方框图。如图2所示，其中展示了链路伙伴200，其可包括双绞线PHY设备202、MAC控制器204、主机206、接口208和总线控制器接口210。PHY设备202可以是集成的设备，其可包括物理层模块212、一个或多个发射器214、一个或多个接收器220、存储器216、存储器接口218、一个或多个输入/输出接口222和信道224。

PHY设备202可以是集成的设备，包括物理层模块212、一个或多个发射器214、一个或多个接收器220、存储器216、存储器接口218、一个或多个输入/输出接口222。PHY设备202的工作可以与图1中描述的PHY设备110a和110b相同或者基本上相似。在这点上，PHY设备202可提供层1(物理层)操作和/或功能，用于与远端PHY设备通信。类似地，MAC控制器204、主机206、接口208和总线控制器210的操作可以与图1中描述的MAC控制器108a和108b、主机106a和106b、接口114a和114b、总线控制器接口116a和116b相同或者基本相似。MAC控制器204可包括接口204a，其可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于实现通过接口208与PHY设备202通信。

PHY设备202之中的物理层模块212可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于实现物理层要求的操作和功能。在这点上，物理层模块212可用于生成适当的链路发现信令，该信令用于建立与远端链路伙伴之中的远端PHY设备的通信。物理层模块212可通过接口208与MAC控制器204通信。在本发明的一个方面，接口208可以是介质独立接口(MII)，并可配置成使用多个串行数据线来从物理层模块212接收数据，和/或将数据发往物理层模块212。物理层模块212可配置成工作在一个或多个通信模式下，其中每一通信模式可实现不同的通信协议。这些通信模式可包括但不限于，双绞线标准上的10Base-T、100Base-TX、1000Base-T、10Gbase-T或者其它类似协议上的以太网。物理层模块212可在初始化时或者在操作过程中配置为工作在特定操作模式下。例如，自动协商可使用FLP突发来建立速率(例如10Mbps、100Mbps、1000Mbps或者10Gbps)和模式(半双工或者全双工)，以便传送信息。

物理层模块212可通过存储器接口218连接到存储器216，该存储器接口可以实现为串行接口或总线。存储器216可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用作存储或者对信息进行编程，该信息包括参数和/或代码，其可影响物理层模块212的操作。这些参数可包括配置数据和代码，该代码包括操作代码例如软件和/或固件，但该信息并非仅限于此。此外，该参数还可包括自适应滤波器和/物理层模块212所使用的模块系数。在本发明的多个实施例中，存储器216和/或设置在PHY212之中并与主机106交互的控制子系统可包括控制参数，用于触发例如链路伙伴训练和/或刷新电路、定时环路和/参数。

发射器214a、214b、214c和214d之中的每一可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于将数据通过图1中的线缆112从链路伙伴200发往远端链路伙伴。接收器220a、220b、220c和220d可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于从远端链路伙伴接收数据。PHY设备202中的发射器214a、214b、214c和214d，以及接收器220a、220b、220c和220d之中的每一个可对应于一个信道，其可包括线缆112。通过这种方式，发射器/接收器对可与信道224a、224b、224c和224d之中的每一个接口连接(interface with)。

输入/输出接口222可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于使得PHY设备202可以将信号信息加载在包括信道(例如包含图1所示线缆112的双绞线信道)的物理介质上。因此，输入/输出接口222可在差分和单端、平衡和非平衡之间提供信令方法转换。在这点上，转换过程取决于发射器214、接收器220所使用的信令方法和包含信道的介质的类型。因此，输入/输出接口222可包括一个或多个平衡-不平衡变换器(balun)和/或转换器，并且可以实现在双绞线上传输数据。此外，输入/输出接口222可以内置或外置于PHY设备202。在这点上，若PHY设备202包括集成电路，则内置方式可以是指片上和/或分享同一衬底。类似地，如果PHY设备202包括一个或多个离散部件，则内置是指设置在同一印刷电路板上，或者设置在同一物理封装之内。

在操作过程中，PHY设备202可用于在多达4个或者更多的物理链路上同时进行发送和接收。因此，链路伙伴200可包括一定数量的混合器(hybrid)226，混合器的数量与物理链路数量相对应。每一混合器226可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于将物理链路上的发射信号和接收信号分开。例如，混合器可包括回波消除器、远端串扰(FEXT)消除器、外部FEXT消除器、近端串扰(NEXT)消除器和/或外部NEXT消除器。本地链路伙伴300中的每一混合器226可通信连接到输入/输出接口222。

鉴于信号处理(高速率全双工、单工和/或非对称通信之中)的复杂性质，链路伙伴200的多个部件将接受训练，以便提供与远端链路伙伴的可靠通信。例如，回波消除器、FEXT消除器、AFEXT消除器、NEXT消除器和/或ANEXT消除器可包括一个或多个配置参数，这些参数可基于包括环境条件、到远端链路伙伴的距离和数据率一类的示范性参数来确定。因此，这些配置参数需要在建立与远端链路伙伴的连接之后立即进行配置。此外，这些参数需要因例如环境变化而定期刷新。

例如，环境条件可包括温度变化和/或电磁耦合，例如从远端和/或近端相邻布线中收到的噪声(称为FEXT、AFEXT、NEXT和/或ANEXT)。在一个或多个链路224在一段时间内不活跃时，环境条件将发生变化，训练系数和/或参数需要在激活链路上的数据流量之前进行更新。对链路伙伴所进行的适当训练或刷新，和/或对参数的更新可解决很多问题，例如比特误码率、包丢失、将链路从静默状态唤醒所需的时间、缓冲器溢出和/或掉线。因此，PHY设备202可动态确定何时训练以太网链路伙伴220，以支持节能以太网。例如，PHY设备202可使用一个或多个控制参数来确定何时训练链路伙伴200、刷新链路伙伴202的电路和/或定时环路，和/或更新参数，并执行训练、刷新和/或更新。

图3A是依据本发明一较佳实施例的在对称通信过程中动态确定何时训练、刷新和/或更新以太网链路伙伴的示意图。如图3A所示，其中示出了链路伙伴200a和200b，其可通过信道224a、224b、224c和224d之中的一个或多个信道来通信。

链路伙伴200a和200b之中的每一个都可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于基于一个或多个控制参数动态确定何时训练和/或刷新电路和/或定时环路和/或更新一个或多个静默信道的参数。链路伙伴200a和200b可通过信道224a、224b、224c和224d彼此通信连接，并与图2中描述的链路伙伴200相似或者基本相同。此外，信道224a、224b、224c和224d可与图2中描述的信道224a、224b、224c和224d相似或者基本相同。

本发明的各个方面可实现训练或刷新电路和/或定时环路，和/或更新一个或多个以太网信道(静默或者低功耗状态)的参数。链路伙伴200a和200b之中的一个或两个可用来基于控制参数来动态确定静默或低功耗信道何时能够从刷新活动中获益。因此，链路伙伴200a和200b可用来触发对信道224a、224b、224c和224d之中的一个或多个的训练，使得与每一信道相关联的信道参数不会因过时而导致通过该信道进行的此后的通信受到影响。例如，性能统计例如比特误码率(BER)和/或丢包率将会得到改善。控制参数可基于一个或多个环境因素和/或操作条件，例如温度、链路延迟、误码率、回波和/电磁耦合例如串扰或者外部串扰。在本发明的多个示范性实施例中，训练、刷新和/或更新活动可基于阈值、时间间隔和/或频率来触发。

在本发明的各种实施例中，训练或刷新电路和/或参数的时间或频率可基于一个或多个控制参数来确定和/或调整。在这点上，控制程序和/或控制电路可使用控制参数来为一个或多个静默信道调整训练、刷新和/或更新活动的启动时刻或频率。在本发明的各种实施例中，基于在训练、刷新和/或更新操作之前的一个或多个周期之后观察到的结果的信息，将作为一个或多个控制参数返回，以调整用来确定何时触发训练、刷新和/或更新活动的标准。在这点上，对执行训练、刷新和/或更新的时间或频率的确定可基于一个或多个参数值的变化幅度来进行，或者基于性能从一个或多个先前的周期到一个或多个随后的周期过程中训练、刷新和/或更新活动给性能带来的变化来进行。此外，训练、刷新和/或更新活动的重复程度可基于频率漂移来进行。在这点上，当使用的晶体质量较低时，刷新的触发频率将很高。

在本发明的示范性实施例中，若静默信道的一个或多个参数在多个训练、刷新和/或更新周期之后并未发生很大的变化，则训练、刷新和/或更新的频率将被降低。此外，除了反馈信息，还可例如在生成反馈信息之前对控制参数使用缺省值。在本发明的另一示范性实施例中，在信道活动的一个或多个周期内测得的分组误码率、比特误码率可用于反馈或控制参数信息。在静默信道的训练、刷新和/或更新周期之后，静默信道可从静默状态跳变到活跃状态(中间数据率或者最高数据率)，或者返回到低功耗和/或静默状态。

在本发明的一些实施例中，链路伙伴可在同一时刻或者不同时刻对一个或多个静默信道的参数进行训练、刷新和/或更新。链路伙伴对静默信道的训练可包括例如通过静默信道发送脉冲或者低密度奇偶校验(LDPC)帧。此外，对于一个或多个活跃信道，链路伙伴200a和/或200b可包括静默或低功耗部件。在这点上，活跃信道的静默或低功耗部件可依据算法来训练、刷新和/或更新参数。

如图3A所示，在时刻T＝1之前，信道224a在两个方向均处于活跃状态，因此训练参数TP1和/或TP5将因信道上传送的流量的原因而得到更新。然而，信道224b、224c和224d在两个方向上均处于非活跃状态，因此在信道224b、224c和224d上没有流量传送来确保训练参数TP2、TP3、TP4、TP6、TP7、TP8能够更新。因此，链路伙伴200a和/或200b可依据控制参数和/或反馈信息来确定何时对一个或多个低功耗和/或静默信道进行训练、刷新和/或更新活动。

在时刻t＝1，链路伙伴200a可确定信道224b、224c和224d需要刷新。通过这种方式，刷新活动将在时刻T＝1到时刻T＝2之间进行。在本发明的一个示范性实施例中，一旦训练完成，则信道224c将在两个方向上从静默状态跳变到活跃状态。另一方面，信道224b和224d将在两个方向上返回低功耗或者静默状态，但其对应的训练参数TP2、TP4、TP6和TP8将在时刻T＝2进行更新。

图3B是依据本发明一较佳实施例的在非对称通信过程中动态确定何时训练、刷新和/或更新以太网链路伙伴的示意图。如图3B所示，其中展示了链路伙伴200a和200b，其可通过一个或多个信道224a、224b、224c和224d进行通信。

如图3B所示，在时刻T＝1之前，信道224a、224b、224c和224d在第一方向上活跃，在第二方向上静默。因此，与第一方向上的通信有关的训练参数TP1到TP8将由于第一方向上传送流量的原因而动态地更新。但是，信道224a、224b、224c和224d在第二方向上不活跃或者静默，因此在第二方向上，在信道224a、224b、224c和224d上没有流量需要传送来确保仅与第二方向上的通信有关的参数TP1到TP8得到更新。因此，链路伙伴200a和/或200b可基于控制参数和/或反馈信息(基于第一方向上的活动)确定何时对静默信道、第二方向进行训练、刷新和/或更新活动。例如，若与第一方向有关的参数的变化超过特定阈值，则将在第二方向上触发训练、刷新和/或更新。各种其它的触发方式，例如定期刷新也可以使用。

在时刻t＝1，链路伙伴200b可确定信道224a、224b、224c和224d需要刷新与第二方向有关的训练参数TP1到TP8，例如。通过这种方式，刷新活动将在时刻T＝1到时刻T＝2之间发生。尽管如此，信道224a、224b、224c和224d仍将在第一方向上保持活跃状态。在本发明的示范性实施例中，当训练完成时，信道224a、224b、224c和224d在第二方向上将从训练区间转到静默或低功耗状态，其中其相关联的训练参数TP1至TP8，将在时刻T＝2得到更新。同一信道224a、224b、224c和224d将在第一方向上保持在活跃状态。

图4是依据本发明一较佳实施例的在非对称通信过程中动态确定何时训练、刷新和/或更新以太网链路伙伴的步骤的流程图。如图4所示，在开始步骤402之后，在步骤404，对于一个或两个链路伙伴200a和200b，当一个或多个信道224在一个或两个方向上处于静默状态或者低功耗状态，则进行步骤406。在步骤406，以太网链路伙伴200a和/或200b中的一个或者两个可基于一个或多个控制参数来确定何时训练或刷新电路和/或为一个或多个信道224和处于静默或者低功耗状态的一个或两个方向更新参数。在步骤408，以太网链路伙伴200a和/或200b中的一个或者两个可为一个或多个信道224在处于静默或者低功耗状态的一个或两个方向上执行训练、刷新和/或更新活动。在步骤410，一个或多个静默和/或低功耗信道224将在一个或两个方向上变为活跃状态，和/或返回静默状态。步骤412为示范性步骤的最终步骤。在步骤404，若一个或多个信道224在一个或两个方向上并未处于静默或者低功耗状态，则执行步骤404。

在本发明的多个示范性实施例中，确定何时一个或两个链路伙伴可以训练或刷新电路和/或更新参数(用于为一个或多个静默信道服务的参数，和/或用于为在一个方向上静默的信道服务的参数)，可以依据一个或多个条件和/或控制参数来进行。在这点上，何时训练、刷新和/或更新静默信道或者信道的静默方向可基于其它参数的变化来确定。例如，包含处于静默状态的一个或者多个信道或者包含在一个方向上活跃在另一方向上静默的信道的以太网链路伙伴，可监测参数设置(与活跃信道和/或信道的活跃方向有关的)的变化。监测过程可对相邻活跃链路或同一链路的相反方向上进行。例如，系数可被监测。

以太网链路伙伴可基于参数设置的特定变化(该变化可通过观察活跃信道或者信道的活跃方向来完成)来确定何时训练或刷新电路和/或更新参数(与静默信道和/信道的静默方向有关的参数)。例如，当旧的参数设置与新的参数设置之间的差值超过活跃信道的阈值时，则将对静默信道和/或为信道的静默方向服务的链路伙伴的部件触发训练、刷新和/或更新操作。

依据本发明的一个方面，为活跃信道服务的和/或为信道的活跃方向服务的链路伙伴部件进行训练、刷新和/或更新的频率可用来确定链路伙伴部件为静默信道或信道的静默方向提供服务的频率。此外，在监测一个或多个信道或一个或多个方向时得到的性能(基于性能统计和/或控制参数)可帮助确定何时和/或间隔多长时间对静默信道和/或信道的静默方向执行训练、刷新和/或更新操作。例如，当活跃信道和/或信道的活跃方向的BER超过预先设置的阈值时，将为静默信道和/信道的静默方向触发训练、刷新和/或更新操作。此外，训练、刷新和/或更新操作也可依据所确定的时间表或者基于已知的条件来执行。例如，若得知时钟出现很高程度的频率漂移，则训练、刷新和/或更新的执行将更频繁。

在本发明的一个实施例中，通过以太网链路112通信连接的链路伙伴200a和/或200b可基于一个或多个控制参数来确定何时执行训练、刷新和/或更新操作。以太网链路112可包括一个或多个静默信道例如信道224a、224b、224c和/或224d。此外，链路伙伴200a和/或200b可在确定的时刻和/或以确定的频率执行训练、刷新和/或更新操作之中的一个或者多个。一个或多个控制参数可包括缺省值，其可基于对一个或多个静默信道224a、224b、224c和/或224d的前一次执行训练、刷新和/或更新操作来确定。

一个或多个控制参数的新值可基于一个或多个当前控制参数和一个或多个此前的控制参数之间的变化的幅度来生成。此外，一个或多个控制参数的新值可基于比特误码率来生成，其中比特误码率可在流量活动的前一个或多个周期内测得。在本发明的各种实施例中，用户输入也可用来确定何时执行训练、刷新和/或更新操作。可对一个或多个近端串扰消除器、远端串扰消除器和回波消除器来执行训练、刷新和/或更新操作。在训练、刷新和/或更新操作之后，静默信道224a、224b、224c和/或224d之中的一个或多个将跳变到活跃状态和/或仍然保持静默。

以太网链路可通信连接一个或多个链路伙伴200a和200b、并可包括多个信道例如信道224a、224b、224c和224d。信道224a、224b、224c和224d中的一个或多个可以是活跃的，和/或一个或多个信道可以是静默的或者设置为低功耗状态。例如，静默信道的数据率为零。以太网链路伙伴200a和/或200b可基于控制程序、控制电路和/或处理器(其接受一个或多个控制参数作为输入)来确定何时为信道224a、224b、224c和224d之中的一个或多个执行训练或刷新电路和/或更新一个或多个参数的操作。因此，以太网链路伙伴200a和/或200b可执行训练、刷新和/或更新操作。

训练、刷新和/或更新操作可依照固定的频率或者在固定的时间间隔处发生。此外，训练、刷新和/或更新操作可基于可变操作条件例如布线类型和/布线长度或者环境条件来触发。例如，环境条件可包括温度变化、回波和/或电磁耦合例如FEXT、AFEXT、NEXT和/或ANEXT。可为算法变量使用缺省值，例如当算法参数不可用时。此外，控制参数可基于来自一个或多个先前所述训练、刷新和/或更新操作的结果。例如，一个或多个控制参数可基于一个或多个先前周期的一个或多个参数值与一个或多个训练、刷新和/或更新操作后面周期的参数值之间的变化幅度或者差值来确定。

在本发明的示范性实施例中，一个或多个控制参数可基于在信道活动的一个或多个前面周期内测得的比特误码率来生成。此外确定何时执行训练、刷新和/或更新控制参数操作的标准可基于用户输入来修改。可为任意的静默信道224a、224b、224c和224d的回波消除器、远端串扰消除器和近端串扰消除器来执行训练、刷新和/或更新操作。在执行训练、刷新和/或更新操作之后，一个或多个静默信道224a、224b、224c和224d将进入活跃状态或者仍然保持静默状态。

本发明还提供了一种机器可读存储器，其中存储有将数据程序，该程序包括可由机器执行的至少一个代码段，机器执行该代码段以控制机器执行一种动态确定何时训练以太网链路伙伴以支持节能(energy efficient)以太网的方法和系统。

本发明可以通过硬件、软件，或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现所述方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统，通过安装和执行所述程序控制计算机系统，使其按所述方法运行。在计算机系统中，利用处理器和存储单元来实现所述方法。

本发明还可以通过计算机程序产品进行实施，所述程序包含能够实现本发明方法的全部特征，当其安装到计算机系统中时，通过运行，可以实现本发明的方法。本申请文件中的计算机程序所指的是：可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后，a)转换成其它语言、代码或符号；b)以不同的格式再现，实现特定功能。

本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims

1、一种节能联网方法，其特征在于，包括：

在通信连接一个或多个链路伙伴的以太网链路中，其中所述以太网链路包括一个或多个静默信道和/或一个或多个信道中的静默方向：

基于一个或多个控制参数确定何时：

训练一个或多个链路伙伴；和/或

刷新电路和/或更新所述一个或多个链路伙伴和/或所述一个或多个

静默信道和/或所述一个或多个信道之中的所述静默方向；以及

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制参数之中的一个或多个包括缺省值。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于先前训练下列内容的频率确定所述一个或多个控制参数的值：

所述一个或多个链路伙伴；和/或

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于一个或多个当前控制参数的值与一个或多个先前控制参数的值之间的变化幅度来生成所述一个或多个控制参数的新值。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当前控制参数和一个或多个先前控制参数的值对应于相邻的活跃信道和/或同一信道中的活跃方向。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于在流量活动的一个或多个先前周期内测得的性能统计为所述一个或多个控制参数生成新值。

7、一种节能联网系统，其特征在于，包括：

训练一个或多个链路伙伴；和/或

8、根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制参数之中的一个或多个包括缺省值。

9、根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述一个或多个电路用于基于先前训练下列内容的频率确定所述一个或多个控制参数的值：

所述一个或多个链路伙伴；和/或

10、一种机器可读存储器，其中存储有计算机程序，该计算机程序包括至少一个代码段，用于进行节能联网，其特征在于，所述至少一个代码段可由机器执行以控制机器执行如下步骤：

基于一个或多个控制参数确定何时：

训练一个或多个链路伙伴；和/或