CN103684672A - 以太网数据传输速率的调整方法及装置 - Google Patents

以太网数据传输速率的调整方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以太网数据传输速率的调整方法及装置。其中，该方法包括：监测以太网中数据传输链路的连接情况；根据监测的上述连接情况，调整以太网中数据传输的速率。通过本发明，对以太网中数据传输链路进行监测，然后根据监测的链路连接情况，调整以太网中数据传输的速率，解决了相关技术中由于以太网中数据传输链路故障从而影响数据的稳定可靠传输的问题，极大的提高了数据传输的稳定性和可靠性，提升了用户体验。

Description

以太网数据传输速率的调整方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种以太网数据传输速率的调整方法及装置。
背景技术
以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1000Mbps）等，采用的是带冲突检测的载波监听多路访问/冲突检测（Carrier SenseMultiple Access/Collision Detect，简称为CSMA/CD）的访问控制法，都符合IEEE802.3标准。
随着技术的不断发展，用户对高速率和高带宽的要求越来越高，10G以太网（10GBbps）技术孕育而生，10GBASE-T是一种使用铜缆连接（6类屏蔽或非屏蔽双绞线）的以太网规范，数据层的有效带宽为10Gbit/s，最远传输距离可达100m。由于数据以10GBps的高速传输，数据传输的稳定和可靠显得尤为重要。
目前在以太网的传输过程中，如果非屏蔽双绞线出现相应的故障，比如其中某路双绞线损坏，则整个以太网通信链路断裂，数据无法再进行传输。然而随着人们对数据传输的稳定可靠的要求越来越高，尤其是一些比较重要的数据传输中，如果出现以太网通信链路突然故障导致数据传输中断，这是用户无法接受的。
针对相关技术中由于以太网中数据传输链路故障从而影响数据的稳定可靠传输的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中由于以太网中数据传输链路故障从而影响数据的稳定可靠传输的问题，本发明提供了一种以太网数据传输速率的调整方法及装置，以至少解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种以太网数据传输速率的调整方法，该方法包括：监测数据传输链路的连接情况；根据监测的上述连接情况，调整数据传输的速率；按照调整后的速率进行数据传输。
根据监测的上述连接情况，调整以太网中数据传输的速率包括：根据监测的上述连接情况，对于上述速率的调整进行协商；根据协商结果调整以太网中数据传输的上述速率。
根据监测的上述连接情况，对于上述速率的调整进行协商包括：在监测到上述数据传输链路中有一条或多条链路出现故障的情况下，协商确定降低以太网中数据传输的上述速率；在监测到出现故障的上述一条或多条链路恢复的情况下，协商确定提高以太网中数据传输的上述速率。
根据上述协商结果调整以太网中数据传输的上述速率包括：在协商确定降低上述速率的情况下，在当前数据传输的码流中插入空闲IDLE码流，降低上述速率为（上述数据传输的码流－上述IDLE码流）/上述数据传输的码流×当前数据传输的速率；在协商确定提高上述速率的情况下，在当前数据传输的码流中抽出上述IDLE码流，提高上述速率为满速率。
根据监测的上述连接情况，调整以太网中数据传输的速率之后，上述方法还包括：按照调整后的速率进行数据传输。
按照调整后的速率进行数据传输包括：在监测到上述一条或多条链路出现故障的情况下，将待传输的数据分配到剩余的正常链路上，按照降低后的速率进行数据传输；在监测到出现故障的上述一条或多条链路恢复的情况下，将待传输的数据分配到当前正常链路上，按照提高后的速率进行数据传输。
监测上述数据传输链路的上述连接情况通过以下方式之一实现：信号回波方式、近端串扰方式、远端串扰方式。
根据本发明的另一方面，提供了一种以太网数据传输速率的调整装置，该装置包括：监测模块，用于监测数据传输链路的连接情况；调整模块，用于根据上述监测模块监测的上述连接情况，调整数据传输的速率；传输模块，用于按照上述调整模块调整后的速率进行数据传输。
上述调整模块包括：协商单元，用于根据监测的上述连接情况，对于上述速率的调整进行协商；调整单元，用于根据上述协商单元的协商结果调整以太网中数据传输的上述速率。
上述协商单元包括：第一协商子单元，用于在监测到上述数据传输链路中有一条或多条链路出现故障的情况下，协商确定降低以太网中数据传输的上述速率；第二协商子单元，用于在监测到出现故障的上述一条或多条链路恢复的情况下，协商确定提高以太网中数据传输的上述速率。
上述调整单元包括：第一调整子单元，用于在协商确定降低上述速率的情况下，在当前数据传输的码流中插入IDLE码流，降低上述速率为（上述数据传输的码流－上述空闲IDLE码流）/上述数据传输的码流×当前数据传输的速率；第二调整子单元，用于在协商确定提高上述速率的情况下，在当前数据传输的码流中抽出上述IDLE码流，提高上述速率为满速率。
上述装置还包括：传输模块，用于按照上述调整模块调整后的速率进行数据传输。
上述传输模块包括：第一传输单元，用于在监测到上述一条或多条链路出现故障的情况下，将待传输的数据分配到剩余的正常链路上，按照降低后的速率进行数据传输；第二传输单元，用于在监测到出现故障的上述一条或多条链路恢复的情况下，将待传输的数据分配到当前正常链路上，按照提高后的速率进行数据传输。
通过本发明，对数据传输链路进行监测，然后根据监测的链路连接情况，调整数据传输的速率，解决了相关技术中由于以太网中数据传输链路故障从而影响数据的稳定可靠传输的问题，极大的提高了数据传输的稳定性和可靠性，提升了用户体验。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的以太网数据传输速率的调整方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的以太网数据传输的流程图；
图3是根据本发明实施例的以太网数据传输链路的连接示意图；
图4是根据本发明实施例的以太网层次结构示意图；
图5是根据本发明实施例的以太网数据包的第一种映射关系示意图；
图6是根据本发明实施例的以太网数据包的第二种映射关系示意图；
图7是根据本发明实施例的以太网数据包的第三种映射关系示意图；
图8是根据本发明实施例的以太网数据包的第四种映射关系示意图；
图9是根据本发明实施例的以太网数据传输速率的调整装置的结构框图；
图10是根据本发明实施例的以太网数据传输速率的调整装置的具体结构框图；
图11是根据本发明实施例的以太网数据传输保护装置的结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供了一种以太网数据传输速率的调整方法及装置，通过不断的对数据传输链路进行检测，确定链路的连接情况，如果有某路信号线出现故障，则通过降低数据传输速率来保证数据传输的稳定性和可靠性，在链路恢复正常后，则重新以正常的速率进行传输。下面通过具体实施例来进行介绍。
本实施例提供了一种以太网数据传输速率的调整方法，如图1所示的以太网数据传输速率的调整方法的流程图，该方法包括以下步骤（步骤S102-步骤S104）：
步骤S102，监测以太网中数据传输链路的连接情况；
步骤S104，根据监测的上述连接情况，调整以太网中数据传输的速率。
通过上述方法，对数据传输链路进行监测，然后根据监测的链路连接情况，调整数据传输的速率，解决了相关技术中由于以太网中数据传输链路故障从而影响数据的稳定可靠传输的问题，极大的提高了数据传输的稳定性和可靠性，提升了用户体验。
监测数据传输链路的连接情况通过以下方式之一实现：信号回波方式、近端串扰方式、远端串扰方式。具体采用哪种方式可以根据实际情况来确定，只要可以对链路连接情况进行监测即可。当然，上述监测可以周期性执行，也可以不定期执行，根据实际情况确定。
在对数据传输链路的连接情况进行监测之后，数据传输的本端和对端进行以太网链路的情况交互，即根据链路连接情况，本端和对端进行相应信息协商，本端的介质访问控制层（Medium Access Control，简称为MAC）下发信息到PHY层（物理层），再通过双绞线传输到对端的PHY层，对端的PHY层和对端MAC层进行交换。
例如，采用信号回波的方式对链路进行监测，假设有两路非屏遮双绞线无回波，则说明本双绞线链路断。本端通过其它3对正常非屏遮双绞线传输链路将检测结果发送对端，对端接收到本端的链路检测结果后，通过MAC层，将降速为3/4速率等级的信号回传到本端，本端收到相关的结果后，本端根据接收的链路检测结果，对本端以太网传输速率进行相应调整。
基于上述调整过程，本实施例提供了一种优选实施方式，即根据监测的连接情况，调整以太网中数据传输的速率包括：根据监测的连接情况，对于速率的调整进行协商；根据协商结果调整以太网中数据传输的速率。根据监测的连接情况，对于速率的调整进行协商包括：在监测到数据传输链路中有一条或多条链路出现故障的情况下，协商确定降低以太网中数据传输的速率；在监测到出现故障的一条或多条链路恢复的情况下，协商确定提高以太网中数据传输的速率。通过上述方式，可以更加合理、有效、有针对性的确定速率的调整方式。
在对数据传输速率进行调整时，可以采取多种实现方式，只要能够对速率进行相应调整即可。本实施例提供了一种优选实施方式，即通过在数据传输的码流中插入IDLE（空闲）码流的方式来降低速率，具体的，根据协商结果调整以太网中数据传输的速率包括：在协商确定降低速率的情况下，在当前数据传输的码流中插入IDLE码流，降低上述速率为（数据传输的码流－IDLE码流）/数据传输的码流×当前数据传输的速率；在协商确定提高速率的情况下，在当前数据传输的码流中抽出上述IDLE码流，提高上述速率为满速率。
假设数据传输的码流为M，插入的IDLE码流为N，则降低后的速率为（M-N）/M×调整前速率。如果速率为满速率则N=0；如果速率调整为原来速率的3/4速率，则N=1/4M；如果速率调整为原来速率的1/2，则N=1/2M；如果速率调整为原来速率的1/4，则N=3/4M。
在对数据传输的速率进行调整之后，按照调整后的速率进行数据传输，在监测到上述一条或多条链路出现故障的情况下，将待传输的数据分配到剩余的正常链路上，按照降低后的速率进行数据传输；在监测到出现故障的上述一条或多条链路恢复的情况下，将待传输的数据分配到当前正常链路上，按照提高后的速率进行数据传输。
本实施例介绍的数据传输方法主要应用在以太网传输过程中，尤其是10G-BASE，10GBASE-T的高速数据传输环境中，当然对于10/100/1000以太网也同样试用。
图2是根据本发明实施例的以太网数据传输的流程图，如图2所示，该流程包括以下步骤（步骤S202-步骤S214）：
步骤S202，通过对以太网传输链路进行监测，确认本端和对端相关的链路连接情况。
以太网10GBASE-T的本端和对端一般采用4对非屏遮双绞线进行连接，如图3所示的以太网数据传输链路的连接示意图，图3中的4对非屏遮双绞线中的任意一对或多对都可能出现损坏，检测的方法不限，例如可以采用信号回波的方式，即如果发出的信号，没有回波则说明本链路断。
步骤S204，根据链路连接情况，本端和对端进行相应的信息协商。如果上述链路连接情况为没有链路断裂，则执行步骤S206，如果有1条链路断裂，则执行步骤S208，如果有2条链路断裂，则执行步骤S210，如果有3条链路断裂，则执行步骤S212，如果有4条链路断裂，则执行步骤S214。
例如采用图3中的数据传输链路，本端的MAC下发信息到PHY层，再通过双绞线传输到对端的PHY层，对端的PHY层和对端MAC层进行信息交换。
如果检测链路出现异常，则利用剩余的正常连接的非屏遮双绞线，进行数据交互，将链路信息通过本端发送给对端。对端再将相关的信息，以及需要降速和对应的降速等级信息发送给本端。
步骤S206，没有链路断裂，以正常的速率进行数据传输。
步骤S208，有1条链路断裂，本端和对端以3/4的速率进行数据传输，并发出故障告警。
步骤S210，有2条链路断裂，本端和对端以1/2的速率进行数据传输，并发出故障告警。
步骤S212，有3条链路断裂，本端和对端以1/4的速率进行数据传输，并发出故障告警。
步骤S214，有4条链路断裂，本端和对端停止数据传输，并发出故障告警。
图4是根据本发明实施例的以太网层次结构示意图，如图4所示，以太网MAC层和PHY层（包括PCS层和PMA层）的接口是*GMI接口，速率已固定，如果是XGMII则速率是10G，如果是GMII则速率为1G，PMA和Medium的接口速率也是固定，为了达到降低速率的目的，可以采用以下方法：采取在PCS层增加大的FIFO对数据进行缓存，使MAC控制下发数据的间隔，并在PCS层插入IDLE码。假设数据传输码流为M，插入的IDLE码流为N，则降低后的速率为（M-N）/M×调整前速率。如果速率为满速率则N=0；如果速率调整为原来速率的3/4速率，则N=1/4M；如果速率调整为原来速率的1/2，则N=1/2M；如果速率调整为原来速率的1/4，则N=3/4M。
由于GMI接口数据速率是固定的，在一般情况下，一个数据包被分配成4等分，当然可以选择平均分配的方式。在4对双绞线正常传输时每对正常传输相同大小的包。图5是根据本发明实施例的以太网数据包的第一种映射关系示意图，如图5所示，如果所有的链路都正常，将输入的4等分数据采用计数器的方式计数器在1，2，3，4循环，计数器为1，则在线路正常的第一路上传输；计数器为2，则在线路正常的第二路上传输；计数器为3，则在线路正常的第3路上传输；计数器为4，则在线路正常的第4路上传输。
图6是根据本发明实施例的以太网数据包的第二种映射关系示意图，如图6所示，如果其中有一条链路出现故障，将输入的4等分数据采用计数器的方式计数器在1，2，3循环，计数器为1，则在线路正常的第一路上传输；计数器为2，则在线路正常的第二路上传输；计数器为3，则在线路正常的第3路上传输。
图7是根据本发明实施例的以太网数据包的第三种映射关系示意图，如图7所示，如果其中有两条链路出现故障，将输入的4等分数据则采用计数器的方式计数器在1，2，3，4循环，计数器为1，3，则在线路正常的第一路上传输；计数器为2，4则在线路正常的第二路上传输。
图8是根据本发明实施例的以太网数据包的第四种映射关系示意图，如图8所示，如果其中有三条链路出现故障，将输入的4等分数据都映射到唯一的正常的一路上传输。
下面以10GBASE-T以太网数据传输为例对数据传输方法进行介绍，在10GBASE-T以太网数据传输中，VIP用户通过以太网访问存储在服务器中的重要视频。数据传输的本端和对端同时对链路进行检测，本实施例采用线上回波，近端串扰和远端串扰抵消检测的方法，假设有两路非屏遮双绞线无回波则说明本双绞线链路断。
本端通过其它3对正常非屏遮双绞线传输链路的检测结果给对端，对端接受到本端的链路检测结果后，通过MAC层，进行降速为3/4速率等级信号，回传到本端，本端收到相关的结果。本端根据接受的链路检测结果，对本端以太网传输速率进行调整，采用插入IDEL码的方式，插入1/2的IDLE码，将本端和对端传输速率降为原来的1/2，则本端和对端以1/2的速率传输，并进一步对链路进行检测。
如果其中有两条链路出现故障，则本端和对端以1/2的速率传输，并按照以太网包映射关系图，将输入的4等分数据则采用计数器的方式计数器在1，2循环，计数器为1，则在线路正常的第一路上传输。计数器为2，则在线路正常的第二路上传输。当链路恢复时，重新以满速率的方式进行传输，从而提高数据传输的可靠性，提升用户体验。
对应于上述以太网数据传输速率的调整方法，本实施例提供了一种以太网数据传输速率的调整装置，上述以太网数据传输速率的调整装置能够应用于以太网，用于实现上述实施例，图9是根据本发明实施例的以太网数据传输速率的调整装置的结构框图，如图9所示，该装置包括：监测模块10和调整模块20。下面对该结构进行具体介绍。
监测模块10，用于监测以太网中数据传输链路的连接情况；
调整模块20，连接至监测模块10，用于根据上述监测模块监测的上述连接情况，调整以太网中数据传输的速率。
通过上述装置，监测模块10对数据传输链路进行监测，然后调整模块20根据监测的链路连接情况，调整数据传输的速率，解决了相关技术中由于以太网中数据传输链路故障从而影响数据的稳定可靠传输的问题，极大的提高了数据传输的稳定性和可靠性，提升了用户体验。
图10是根据本发明实施例的以太网数据传输速率的调整装置的具体结构框图，如图10所示，该装置除了包括上述图9中的各个模块之外，上述调整模块20还包括：协商单元22，用于根据监测的上述连接情况，对于上述速率的调整进行协商；调整单元24，连接至协商单元22，用于根据上述协商单元的协商结果调整以太网中数据传输的上述速率。
监测数据传输链路的连接情况通过以下方式之一实现：信号回波方式、近端串扰方式、远端串扰方式。在对数据传输链路的连接情况进行监测之后，数据传输的本端和对端进行以太网链路的情况交互，本实施例提供了一种优选实施方式，即上述协商单元22包括：第一协商子单元，用于在监测到上述数据传输链路中有一条或多条链路出现故障的情况下，协商确定降低以太网中数据传输的上述速率；第二协商子单元，用于在监测到出现故障的上述一条或多条链路恢复的情况下，协商确定提高以太网中数据传输的上述速率。
在本端和对端进行协商之后，根据协商结果调整速率，即上述调整单元24包括：第一调整子单元，用于在协商确定降低上述速率的情况下，在当前数据传输的码流中插入IDLE码流，降低上述速率为（上述数据传输的码流－上述IDLE码流）/上述数据传输的码流×当前数据传输的速率；第二调整子单元，用于在协商确定提高上述速率的情况下，在当前数据传输的码流中抽出上述IDLE码流，提高上述速率为满速率。
在对数据传输的速率进行调整之后，按照调整后的速率进行数据传输，本实施例提供了一种优选实施方式，即上述装置还包括传输模块，用于按照上述调整模块调整后的速率进行数据传输。传输模块包括：第一传输单元，用于在监测到上述一条或多条链路出现故障的情况下，将待传输的数据分配到剩余的正常链路上，按照降低后的速率进行数据传输；第二传输单元，用于在监测到出现故障的上述一条或多条链路恢复的情况下，将待传输的数据分配到当前正常链路上，按照提高后的速率进行数据传输。
图11是根据本发明实施例的以太网数据传输保护装置的结构示意图，如图11所示，该装置包括以太网检测模块，以太网协商模块，以太网速率动态调整模块。
以太网检测模块，其功能与上述实施例中的监测模块的功能相当，用于对以太网传输过程的链路进行检测，确定相关的链路是否联通。
以太网协商模块，其功能与上述实施例中的协商单元的功能相当，用于对以太网本端和对端进行信息的交互，MAC层和PHY层链路情况交互。
以太网速率动态调整模块，其功能与上述实施例中的调整模块的功能相当，用于根据以太网相关的链路的联通性，动态调整以太网传输速率，确保数据稳定可靠的传输。
从以上的描述中可以看出，本发明通过不断的对链路进行检测，确定链路的连接情况，如果以太网内有某路信号线出现故障，则本端和对端进行以太网链路的情况交互，采取降低数据传输速度的方式，来保证数据的可靠传输，如果以太网通路链路恢复正常，则重新以正常的速率传输，从而极大提高了网络内数据传输的可靠性，提升了用户体验。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种以太网数据传输速率的调整方法，其特征在于，包括：
监测以太网中数据传输链路的连接情况；
根据监测的所述连接情况，调整以太网中数据传输的速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据监测的所述连接情况，调整以太网中数据传输的速率包括：
根据监测的所述连接情况，对于所述速率的调整进行协商；
根据协商结果调整以太网中数据传输的所述速率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据监测的所述连接情况，对于所述速率的调整进行协商包括：
在监测到所述数据传输链路中有一条或多条链路出现故障的情况下，协商确定降低以太网中数据传输的所述速率；
在监测到出现故障的所述一条或多条链路恢复的情况下，协商确定提高以太网中数据传输的所述速率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述协商结果调整以太网中数据传输的所述速率包括：
在协商确定降低所述速率的情况下，在当前数据传输的码流中插入空闲IDLE码流，降低所述速率为（所述数据传输的码流－所述IDLE码流）/所述数据传输的码流×当前数据传输的速率；
在协商确定提高所述速率的情况下，在当前数据传输的码流中抽出所述IDLE码流，提高所述速率为满速率。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据监测的所述连接情况，调整以太网中数据传输的速率之后，所述方法还包括：
按照调整后的速率进行数据传输。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，按照调整后的速率进行数据传输包括：
在监测到所述一条或多条链路出现故障的情况下，将待传输的数据分配到剩余的正常链路上，按照降低后的速率进行数据传输；
在监测到出现故障的所述一条或多条链路恢复的情况下，将待传输的数据分配到当前正常链路上，按照提高后的速率进行数据传输。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测所述数据传输链路的所述连接情况通过以下方式之一实现：
信号回波方式、近端串扰方式、远端串扰方式。
8.一种以太网数据传输速率的调整装置，其特征在于，包括：
监测模块，用于监测以太网中数据传输链路的连接情况；
调整模块，用于根据所述监测模块监测的所述连接情况，调整以太网中数据传输的速率。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述调整模块包括：
协商单元，用于根据监测的所述连接情况，对于所述速率的调整进行协商；
调整单元，用于根据所述协商单元的协商结果调整以太网中数据传输的所述速率。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述协商单元包括：
第一协商子单元，用于在监测到所述数据传输链路中有一条或多条链路出现故障的情况下，协商确定降低以太网中数据传输的所述速率；
第二协商子单元，用于在监测到出现故障的所述一条或多条链路恢复的情况下，协商确定提高以太网中数据传输的所述速率。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述调整单元包括：
第一调整子单元，用于在协商确定降低所述速率的情况下，在当前数据传输的码流中插入IDLE码流，降低所述速率为（所述数据传输的码流－所述空闲IDLE码流）/所述数据传输的码流×当前数据传输的速率；
第二调整子单元，用于在协商确定提高所述速率的情况下，在当前数据传输的码流中抽出所述IDLE码流，提高所述速率为满速率。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
传输模块，用于按照所述调整模块调整后的速率进行数据传输。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述传输模块包括：
第一传输单元，用于在监测到所述一条或多条链路出现故障的情况下，将待传输的数据分配到剩余的正常链路上，按照降低后的速率进行数据传输；
第二传输单元，用于在监测到出现故障的所述一条或多条链路恢复的情况下，将待传输的数据分配到当前正常链路上，按照提高后的速率进行数据传输。
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