CN101772925A - 用于绕过不可操作网络设备的网络接口装置 - Google Patents

Abstract

一种网络接口装置能够绕过不可操作或者有故障的网络设备。根据示例性实施例，网络接口装置包括第一和第二变压器(T1，T2)。网络输入(42)和网络输出(44)分别与第一变压器(T1)的第一侧和第二变压器(T2)的第一侧相耦合。端输入(46)和端输出(48)分别与第一变压器(T1)的第二侧和第二变压器(T2)的第二侧相耦合。开关组件(50)与第一和第二变压器(T1，T2)的第二侧相耦合。当开关组件(50)在第一状态下时，第一变压器(T1)的第二侧被耦合到所述端输出(48)，并且当开关组件(50)在第二状态下时，第一变压器(T1)的第二侧被耦合到第二变压器(T2)的第一侧，绕过端输出(48)。

Description

用于绕过不可操作网络设备的网络接口装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年7月23日在美国专利商标局提交并指派有序号60/961,624的临时申请的优先权以及产生于该申请的所有权益。

技术领域

本发明总地涉及诸如以太网之类能够向多个相关网络设备分发诸如音频和/或视频内容之类的内容的网络，更具体地说，本发明涉及能够绕过不可操作或者有故障的网络设备的网络接口装置。

背景技术

在诸如以太网之类的网络中，一个网络设备的故障可能对通过整个网络的信号流产生毁灭性的影响。对于以菊链(daisy chain)方式连接的网络(其中信号被从一个网络设备传递到另一个网络设备)而言尤其如此。这类菊链连接的网络例如可用于在诸如飞机上和其他环境之类的环境中分发音频和/或视频信号。例如，菊链连接的网络在这种环境下可用于简化系统设计并使所需线缆的长度和数目最小化。

然而，在菊链连接的网络中，如果沿着菊链线路的一个网络设备发生故障，那么顺着菊链线路往后的所有剩余网络设备也将失去对所分发内容的访问。例如，在诸如飞机之类的环境中，该失去将使从发生故障的设备起往后的每个乘客在航班期间无法访问所分发的内容(例如，音频和/或视频内容)。这种访问失去还很可能导致许多乘客不高兴，并且可能导致收入损失。

因而需要一种在诸如以太网之类的网络中使用的避免上述问题并且使得能够绕过不可操作的网络设备的网络接口装置。这里描述的本发明解决了这些和/或其他相关问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种网络接口装置。根据示例性实施例，网络接口装置包括第一和第二变压器。网络输入和网络输出分别与第一变压器的第一侧和第二变压器的第一侧相耦合。端输入和端输出分别与第一变压器的第二侧和第二变压器的第二侧相耦合。开关组件与第一和第二变压器的第二侧相耦合。当开关组件在第一状态下时，第一变压器的第二侧被耦合到端输出，并且当开关组件在第二状态下时，第一变压器的第二侧被耦合到第二变压器的第一侧，绕过端输出。

根据本发明的另一方面，公开了一种绕过不可操作的网络设备的方法。根据示例性实施例，该方法以下步骤：从第一变压器的第一侧接收第一视频信号并且在所述第一变压器的第二侧生成代表第一视频信号的第二视频信号；响应于控制信号而操作开关组件；如果所述开关组件在第一状态下操作，那么将所述第二视频信号耦合到网络设备的端输出并且将所述第二视频信号从所述网络设备的所述输出端耦合到第二变压器的第二侧；如果所述开关组件在第二状态下操作，那么将所述第二视频信号耦合到所述第二变压器的第二侧，绕过所述端输出；以及在所述第二变压器的第一侧生成代表所述第二视频信号的第三视频信号。

附图说明

通过在考虑附图的情况下参考对本发明实施例的以下描述，本发明的上述和其他特征和优点以及取得这些特征和优点的方式将变得更加清楚，并且本发明将得到更好的理解，在附图中：

图1是适于实现本发明的示例性系统；

图2是图1的系统中包括根据本发明原理的示例性绕过开关(bypassswitch)的示例性部分；

图3示出了图2的示例性绕过开关的更多细节；

图4是包括根据本发明示例实施例的网络接口装置的示图；

图5是根据本发明示例性实施例用于根据网络信号生成操作电压的电路。

这里阐述的示例例示出本发明的优选实施例，并且这种示例不应被理解为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

现在参考附图，更具体地说参考图1，适于实现本发明的示例性系统被示出。出于示例和说明的目的，图1的示例性系统被表示为在诸如飞机或者其他环境之类包括多个坐着用户的环境中经由以太网分发包括音频、视频和/或数据内容在内的内容的数字卫星接收系统。然而，本领域技术人员将直觉认识到本发明的原理可以应用于在不同环境下操作的其他类型的内容分发系统。

图1的示例性系统包括天线10、主卫星调谐器和控制单元15、1000baseT交换机20、多个机顶盒接收器25以及多个座位30。如图1所示，1000baseT交换机20通过以太网线缆向在示例性图1中被示为区域A-H的各区域中的机顶盒接收器25分发包括音频和/或视频信号在内的信号。如图1所示，每个区域中的机顶盒接收器25被菊链在一起。因此，如果沿着菊链线路的一个机顶盒接收器25发生故障或者以其他方式变得不可操作，那么沿着菊链线路向后的所有剩余机顶盒接收器25将失去对所分发内容的访问。如先前在此指出的，对航空公司或者其他内容分发者而言，这种访问失去还很可能会导致许多乘客不高兴，并且可能导致潜在的收入损失。如这里稍后将描述的，本发明提供了能够有利地绕过不可操作的网络设备(例如图1中的不可操作的机顶盒接收器25)的网络接口装置，从而避免了上述问题。

现在参考图2，图1的系统中包括根据本发明原理的示例性绕过开关的示例性部分被示出。出于示例和说明目的，图2所示的图1的系统的示例性部分仅包括区域A。如图2所示，每个机顶盒接收器25包括有效(active)机顶盒电路35和绕过开关40。根据本发明的原理，每个绕过开关40在相应有效机顶盒电路35未能正常操作的情况下能够执行绕过这些电路35的切换操作，从而在菊链线路上位于有故障的机顶盒接收器25之后的其余机顶盒接收器25中使服务保持有效。图2还指示，每个绕过开关40包括四个端A-D。现在将参考图3提供示例性绕过开关40的更多细节。

参考图3，图2的示例性绕过开关40的更多细节被示出。图3的绕过开关40表示可根据本发明原理使用的一类理想绕过开关。图3中的绕过开关40的基本任务是在设备电路(位于图3右侧，但未被示出)由于未知原因而未能启动或者锁定时维持高速、双向的以太网连接。根据示例性实施例，端A和B表示用于分别从以太网接收信号和向以太网输出信号的双绞线以太网插口。端C和D表示用于分别从端A和B接收信号和向端A和B输出信号的设备电路(例如，图2的有效机顶盒电路35)的物理端。

根据示例性实施例，当绕过开关40的COM线路被耦合到图4中的NC端时，网络信号首先从端A传递到端C。耦合到端C的设备电路(例如，图2的有效机顶盒电路35)接收网络信号并且最终将其传递给端D，端D又将网络信号传递给端B，以便输出到以太网。反过来，当绕过开关40的COM线路被耦合到图4中的NO端时，在端A处接收到的网络信号被直接传递到端B，从而绕过端C和D以及与之相连的设备电路。理想地，在这种绕过应用中将既不需要电源也不需要有效以太网接收器/发送器设备。然而，因为将使用半导体开关，因此实际解决方案将需要电力以及与线路上的放电的某种形式的隔离。现在将参考图4描述这些实现细节。

参考图4，包括根据本发明示例性实施例的网络接口装置的示图被示出。图4的示例性网络接口装置包括各自具有第一侧和第二侧的第一和第二变压器T1和T2。第一和第二变压器T1和T2的第二侧被耦合到参考电压Vref，如图4所示。网络输入42和网络输出44被分别耦合到第一变压器T1的第一侧和第二变压器T2的第一侧。如图4所示，网络输入42和网络输出44各自表示用于分别从表示为ETH0和ETH1的以太网接收网络信号和向其输出网络信号的双绞线以太网插口。端输入46和端输出48被分别耦合到第一变压器T1的第二侧和第二变压器T2的第二侧。端输入46和端输出48各自表示用于分别从网络输入42和网络输出44接收信号和向网络输入42和网络输出44输出信号的、在图4中表示为PHY0和PHY1的设备电路的物理端。

同样在图4中，开关组件50被耦合到第一和第二变压器T1和T2的第二侧。开关组件50例如可由诸如STMUX1000L型开关之类的模拟多路复用器开关构成。如图4所示，开关组件50包括逆变器(inverter)和多组开关。出于示例和说明的目的，四(4)组开关在图4中被示出。然而，开关组的数目可因设计选择而变化。开关组件50的开关可使用MOSFET和/或其他类型的半导体元件构成。

根据本发明的原理，开关元件50在正常模式(即第一模式)和绕过模式(即第二模式)下操作。在正常模式下，ETH0被路由至PHY0然后通过PHY1至ETH1传递到下一网络接口装置。在绕过模式(其在图4中表示)下，ETH0被路由至ETH1，而没有到PHY0或者PHY1的有效连接。换言之，当开关组件50处于正常模式下(即，第一和第三组开关闭合并且第二和第四组开关断开)时，第一变压器T1的第二侧经由端输入46、PHY0和PHY1而耦合到端输出48。另外，在正常模式下，网络输出48经由网络输出44和以太网线缆而耦合到第二网络接口装置(未在图4中示出)的第二网络输入。反过来，当开关组件50处于绕过模式下(即，第一和第三组开关断开并且第二和第四组开关闭合)时，第一变压器T1的第二侧被耦合到第二变压器T2的第一侧，从而绕过端输出48、PHY0以及PHY1。

根据本发明的原理，开关组件50的切换状态是经由从监视电路(watchdog circuit)60提供的选择信号的逻辑状态来控制的。根据示例性实施例，监视电路60可操作来检测可适用网络内的故障状况，例如当特定网络设备未能启动或者以其他方式正常操作时。在这种情况下，监视电路60可操作来生成并输出选择信号，以引起可适用开关组件50的绕过模式，从而绕过不可操作的网络设备。该功能使得图4的网络接口装置对在诸如图1的基于双向以太网的系统(其中各个网络设备以菊链方式连接)中的使用特别有益。

关于图4的网络接口装置还要注意几个事项：因为开关组件50通过第一和第二变压器T1和T2而与网络隔离，因此开关元件50对静电放电暴露相当有抵抗力。另外，端接电阻器R1和R2优选设在端输入46与PHY0之间，并且端接电阻器R3和R4优选设在端输出48与PHY1之间，如图4所示。电阻器R1-R4的示例性值是每个50欧姆，尽管也可以基于具体应用而使用其他值。根据本发明的原理，在绕过模式期间从传输线有利地移除电阻器R1-R4，从而让传输线不受影响，使得高速、双向的通信可以继续。

图4的网络接口装置的另一方面在于应当优选一直给开关组件50加电，以使得逆变器和MOSFET开关可以正常操作。根据本发明的原理，可从网络信号本身有利地得到开关电路50和监视电路60的DC操作电压V1。

参考图5，根据本发明示例性实施例的用于从网络信号生成操作电压V1的电路70被示出。如图5所示，电路70包括多个二极管D1-D4以及多个电容器C2和C7-C10。这些电路元件的示例性值在图5中被示出，尽管根据具体应用也可以使用其他值。在图5中，通过电路元件D1-D4以及C2和C7-C10对诸如经由网络输入42和第一变压器T1接收到的以太网信号之类的网络信号进行操作，以生成可被用于给开关组件50和监视电路60供电的DC操作电压V1。这样，可以在网络有效时一直有利地给开关组件50和监视电路60供电。

如在这里所述，网络接口装置可以执行以下步骤：从第一变压器(T1)的第一侧接收第一视频信号并且在所述第一变压器(T1)的第二侧生成代表第一视频信号的第二视频信号；响应于控制信号而操作开关组件(50)；如果所述开关组件(50)在第一状态下操作，那么使所述第二视频信号耦合到网络设备的端输出(48)并且使所述第二视频信号从所述网络设备的所述输出端(48)耦合到第二变压器(T2)的第二侧；如果所述开关组件(50)在第二状态下操作，那么将所述第二视频信号耦合到所述第二变压器(T2)的所述第二侧，绕过所述端输出；以及在所述第二变压器(T2)的第一侧生成代表所述第二视频信号的第三视频信号。

如在这里所述，本发明提供了能够绕过不可操作的网络设备的网络接口装置。虽然本发明已被描述为具有优选设计，但是本发明在本公开的精神和范围内可被进一步修改。本申请因而意图覆盖本发明的使用其一般原理的任何变体、用途或者更改。另外，本申请意图覆盖本公开的这种偏离：其属于本发明所属领域的已知或者惯用手段并且落入所附权利要求范围内。

Claims (18)

1.一种网络接口装置，包括：

第一变压器和第二变压器(T1，T2)；

分别与所述第一变压器(T1)的第一侧和所述第二变压器(T2)的第一侧相耦合的网络输入(42)和网络输出(44)；

分别与所述第一变压器(T1)的第二侧和所述第二变压器(T2)的第二侧相耦合的端输入(46)和端输出(48)；

与所述第一变压器和第二变压器(T1，T2)的第二侧相耦合的开关组件(50)；并且

其中，当所述开关组件(50)在第一状态下时，所述第一变压器(T1)的第二侧被耦合到所述端输出(48)，并且当所述开关组件(50)在第二状态下时，所述第一变压器(T1)的第二侧被耦合到所述第二变压器(T2)的第一侧，绕过所述端输出(48)。

2.如权利要求1所述的网络接口装置，还包括用于根据网络信号生成所述开关组件(50)的操作电压(V1)的电路(70)。

3.如权利要求2所述的网络接口装置，其中，所述操作电压(V1)是DC电压。

4.如权利要求3所述的网络接口装置，其中，所述开关组件(50)包括MOSFET。

5.如权利要求1所述的网络接口装置，其中，当一监视电路(60)检测到故障状况时所述开关组件(50)被置于所述第二状态下。

6.如权利要求1所述的网络接口装置，其中，所述网络输出(44)经由以太网线缆被耦合到第二网络接口装置的第二网络输入。

7.一种用于绕过不可操作的网络设备的方法，包括以下步骤：

从第一变压器(T1)的第一侧接收第一视频信号并且在所述第一变压器(T1)的第二侧生成代表所述第一视频信号的第二视频信号；

响应于控制信号而操作开关组件(50)；

如果所述开关组件(50)在第一状态下操作，那么将所述第二视频信号耦合到网络设备的端输出(48)并且将所述第二视频信号从所述网络设备的所述输出端(48)耦合到第二变压器(T2)的第二侧；

如果所述开关组件(50)在第二状态下操作，那么将所述第二视频信号耦合到所述第二变压器(T2)的第二侧，绕过所述端输出；以及

在所述第二变压器(T2)的第一侧生成代表所述第二视频信号的第三视频信号。

8.如权利要求7所述的方法，还包括从所述第一变压器(T1)的第二侧生成所述开关组件(50)的操作电压(V1)的步骤。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述操作电压(V1)是DC电压。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述开关组件(50)包括MOSFET。

11.如权利要求7所述的方法，其中，当一监视电路(60)检测到故障状况时所述开关组件(50)在所述第二状态下操作。

12.如权利要求7所述的方法，其中，所述第三视频信号经由以太网线缆被耦合到第二网络接口装置的第二网络输入。

13.一种网络接口装置，包括：

第一变压器和第二变压器(T1，T2)；

分别与所述第一变压器(T1)的第一侧和所述第二变压器(T2)的第一侧相耦合的第一输入装置(42)和第一输出装置(44)；

分别与所述第一变压器(T1)的第二侧和所述第二变压器(T2)的第二侧相耦合的第二输入装置(46)和第二输出装置(48)；

与所述第一变压器和第二变压器(T1，T2)的第二侧相耦合的切换装置(50)；并且

其中，当所述切换装置(50)在第一状态下时，所述第一变压器(T1)的第二侧被耦合到所述第二输出装置(48)，并且当所述切换装置(50)在第二状态下时，所述第一变压器(T1)的第二侧被耦合到所述第二变压器(T2)的第一侧，绕过所述第二输出装置(48)。

14.如权利要求13所述的网络接口装置，还包括用于根据网络信号生成所述开关组件(50)的操作电压(V1)的装置(70)。

15.如权利要求14所述的网络接口装置，其中，所述操作电压(V1)是DC电压。

16.如权利要求15所述的网络接口装置，其中，所述切换装置(50)包括MOSFET。

17.如权利要求13所述的网络接口装置，其中，当一检测装置(60)检测到故障状况时所述切换装置(50)被置于所述第二状态下。

18.如权利要求13所述的网络接口装置，其中，所述第一输出装置(44)经由以太网线缆被耦合到第二网络接口装置的输入。

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