CN108337744A - 支持高速无线接入点的以太网介质转换器 - Google Patents

支持高速无线接入点的以太网介质转换器 Download PDF

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Abstract

本申请涉及支持高速无线接入点的以太网介质转换器。具体地，本申请公开了用于支持高速无线接入点的以太网介质转换器的方法和系统。该方法包括在介质转换器内的多个输入侧以太网模块中的每个模块接收第一数据速率的多个输入数据流。在介质转换器内可将多个输入数据流中的每个输入数据流聚合为第二数据速率的输出数据流。然后，将输出数据流从介质转换器内的输出侧以太网模块以第二数据速率发射。每个输入数据流可从以太网交换机接收，而可将输出数据流发射至无线接入点。在一个示例性实施方式中，每个输入侧以太网模块可包括1G PHY，而输出侧以太网模块可包括2.5G PHY和4G PHY中的一种或两种。

Description

支持高速无线接入点的以太网介质转换器
分案申请的相关信息
本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2013年12月19日、申请号为201310706889.0、发明名称为“支持高速无线接入点的以太网介质转换器”的发明专利申请案。
技术领域
本发明涉及以太网介质转换器，特别是支持高速无线接入点的以太网介质转换器。
背景技术
在无线通信领域中，数据传输速率持续提高。相应地，当先前通信标准不再能够适应更高的速度传输速率时，则开发更新的通信标准。然而，随着每一个新通信标准的开发，为支持先前通信标准设计的电子设备可能由于这些设备不能与新通信标准兼容而逐渐淘汰。因此，许多昂贵设备可能需要被替代以便企业内联网或其他网络与新通信标准结合而以更快的数据速率运行。因为在一种新标准研发与下一代标准研发之间的时间间隔不断缩短，在高速通信方面的加速进步可能给市场带来连续的沉重的财政负担。
例如，现有技术支持每秒1千兆(1G)或每秒10千兆(10G)的数据速率。然而，随着更新通信标准的采用，1G操作能力可能不够，而10G的操作能力需要的功耗对于连续的低成本的操作又太高。
发明内容
本发明涉及支持高速无线接入点的以太网介质转换器，基本如图中所示和/结合附图中的至少一幅图所描述，以及如权利要求中更完全的阐述。
根据本发明的一个方面提出了一种无线通信中使用的方法，该方法包括：在介质转换器内的多个输入侧以太网模块中的每一个输入侧以太网模块接收第一数据速率的多个输入数据流；在介质转换器内将多个输入数据流中的每个输入数据流聚合为第二数据速率的输出数据流；从介质转换器内的输出侧以太网模块发射第二数据速率的输出数据流。
根据本发明的该一个方面的实施方式，接收包括从以太网交换机接收多个输入数据流中的每一个输入数据流。
根据本发明的该一个方面的实施方式，发射包括向无线接入点发射输出数据流。
根据本发明的该一个方面的实施方式，输入数据速率低于输出数据速率。
根据本发明的该一个方面的实施方式，多个输入侧以太网模块中的每一个以太网模块为1千兆物理层(PHY)。
根据本发明的该一个方面的实施方式，输出侧以太网模块为2.5千兆PHY。
根据本发明的该一个方面的实施方式，输出侧以太网模块为4千兆PHY。
根据本发明的该一个方面的实施方式，输出侧以太网模块包括10千兆以太网PHY，所述10千兆以太网PHY的时钟频率经降低以提供第二数据速率。
根据本发明的该一个方面的实施方式，两个以上的输入侧以太网模块和输出侧以太网模块设置在单个芯片上。
根据本发明的该一个方面的实施方式，聚合包括：将多个输入数据流中的每个输入数据流耦合至输出侧以太网模块；在输出侧以太网模块内得到第二数据速率的输出数据流。
根据本发明的另一方面，提出了一种无线通信中使用的方法，该方法包括：在介质转换器内的多个输入侧以太网模块中的每一个输入侧以太网模块接收第一数据速率的多个输入数据流；将多个输入数据流中的每个输入数据流提供至介质转换器内的现场可编程门阵列(FPGA)；在FPGA中得到第二数据速率的输出数据流。
根据本发明的该另一个方面的实施方式，该方法进一步包括：将输出数据流提供至介质转换器内的输出侧以太网模块；从输出侧以太网模块发射第二数据速率的输出数据流。
根据本发明的该另一个方面的实施方式，两个以上的输入侧以太网模块、FPGA和输出侧以太网模块被设置在单个芯片上。
根据本发明的又一个方面，提出了一种用于无线通信的系统，系统包括：介质转换器，包括多个输入侧以太网模块和一个输出侧以太网模块；多个输入侧以太网模块被配置为接收第一数据速率的多个输入数据流；输出侧以太网模块被配置为将多个输入数据流中的每个输入数据流聚合为第二数据速率的输出数据流；输出侧以太网模块进一步被配置为发射第二数据速率的输出数据流。
根据本发明的该又一个方面的实施方式，该系统进一步包括：以太网交换机，被配置为向介质转换器提供多个输入数据流。
根据本发明的该又一个方面的实施方式，该系统进一步包括：无线接入点，被配置为接收来自介质转换器的第二数据流。
根据本发明的该又一个方面的实施方式，两个或两个以上输入侧以太网模块和输出侧以太网模块设置在单个芯片上。
根据本发明的该又一个方面的实施方式，多个输入侧以太网模块中的每个以太网模块为1千兆PHY。
根据本发明的该又一个方面的实施方式，输出侧以太网模块为2.5千兆PHY。
根据本发明的该又一个方面的实施方式，输出侧以太网模块为4千兆PHY。
附图说明
图1示出根据本申请的一个实施方式的包括支持高速无线接入点的介质转换器的系统的示例性示图。
图2A示出根据本申请的一个实施方式的支持高速无线接入点的介质转换器的示例性示图。
图2B示出根据本申请的另一个实施方式的支持高速无线接入点的介质转换器的示例性示图。
图3表示示出由根据本申请的实施方式的支持高速无线接入点的介质转换器使用的方法的示例性流程图。
具体实施方式
以下具体实施方式包含属于本发明的实施方式的具体信息。本申请中的附图和所附具体实施方式仅涉及示例性实施方式。除非另有表示，附图中的相同或相应元件可以由相同或相应附图标记表示。此外，本申请中的附图和图示一般无需按比例，并不旨在与实际相对尺寸对应。
802.11标准是无线通信最广泛应用的IEEE标准之一。许多企业环境通过在墙壁或天花板内安装多个可兼容802.11g的无线接入点来在遍及一座或多座建筑物内提供无线接入。每个接入点可经由以太网电缆(5类(catergory 5)或以上电缆)相互连接并从一个或多个以太网交换机接收电力。例如，利用1G以太网交换机，通过以太网交换机和一个或多个1G无线接入点之间的电缆可以设置千兆以太网。然而，802.11g无线接入点仅能够以达到某一水平的数据速率进行通信。
因此，随着向提供远超过1G的数据速率的IEEE802.11ac标准的转化，包括1G以太网交换机的基础结构不能支持对于802.11ac无线接入点可用的所提高的数据速率。因此，对于许多企业，在其无线网络中实现多千兆数据速率将需要增加与替换1G以太网交换机相关的开支。例如，本申请允许保持现有1G交换机的同时利用介质转换器来在至兼容于802.11ac通信标准的无线接入点的标准以太网电缆上运行更高数据速率。
介质转换器可以经由二至四个1G以太网交换机的1G端口接受二至四个1G以太网数据流，在介质转换器内聚合每个1G以太网数据流，并分别向2.5G或4G无线接入点输出单个的每秒2.5千兆(2.5G)或每秒4千兆(4G)信号。因此，本申请允许利用已经安装的1G以太网交换机以更高数据速率进行无线通信。这样，本申请提供了与替代更高速度网络不兼容的以太网交换机相关的实质的成本节省。
图1示出根据本申请的一个实施方式的包括支持高速无线接入点的介质转换器的系统的示例性示图。例如，系统100被配置为至少包括：以太网交换机110、介质转换器120和无线接入点130。以太网交换机110可以是具有多个1G端口的1G以太网交换机。然而，以太网交换机110不受此限制并可以是任何其他合适类型的以太网交换机。以太网交换机110可以经由两个以上以太网链路连接至介质转换器120，例如，以太网链路111、112、113和114等(下文中为以太网链路111到114)。每个以太网链路111到114可以是1G以太网链路并可以包括5类(Cat5e)以太网电缆。然而，以太网链路111到114不受此限制并可以是任何合适类型的以太网链路。
介质转换器120可以经由以太网链路121(可以是2.5G以太网链路)连接至无线接入点130。可选地，以太网链路121可以是4千兆(4G)以太网链路。以太网链路121可以包括5类以太网电缆或者任何其他合适类型的以太网电缆。
无线接入点130可包括天线131，以及无线接入点130可以能够根据一个或多个IEEE标准(例如，802.11ac)与一个或多个其他无线设备以更高速率(例如，2.5G或4G)无线通信。
在操作中，介质转换器120可以被配置为接收第一数据速率(例如，每链路1G)的多个输入数据流。介质转换器120可以将多个输入数据流中的每一个输入数据流聚合为第二数据速率(例如，2.5G或4G)的输出数据流。也可根据如下将进一步详细说明的任何数量的合适的多路复用或聚合标准来执行聚合。然后，介质转换器120可以经由以太网链路121向无线接入点130发射第二数据速率的输出数据流。这样，介质转换器120调整现有1G交换机端口，而不需要在交换机侧进行任何重新设计，就提供了在保持可兼容较低数据速率的交换机的同时支持更高的802.11ac数据速率的折中解决方案。
图2A示出根据本申请的一个实施方式的支持高速无线接入点的介质转换器的示例性示图。介质转换器220a可基本上相似于图1的介质转换器120。介质转换器220a可至少可包括：输入侧的以太网模块231、232、233和234(在下文中称为输入侧以太网模块231到234)以及输出侧以太网模块240。介质转换器220a可被配置为经由以太网链路211、212、213和214(下文中称为以太网链路211到214)接收至每一个输入侧以太网模块231到234的第一数据速率的相应输入数据流。每一个输入侧以太网模块231到234可包括具有串行千兆媒体独立接口(SGMII)的物理层(PHY)，并且每一个输入侧以太网模块231到234可以负责实现硬件发送和接收功能以经由以太网链路211到214通信以太网IP包。PHY可以是1G PHY，然而，该PHY不限于此并可以是能够以比如上所述的输出侧的以太网模块240的PHY低的任何速率通信的PHY。
输出侧以太网模块240也可包括PHY以及包括在输入端241、242、243和244的多个SGMII，并且可以负责实现硬件发送和接收功能以供经由以太网链路221以更高的第二数据速率通信以太网IP包。输出侧以太网模块240还可以被配置为对来自每一个输入侧以太网模块231到234的每个数据流执行聚合以得到第二数据速率的输出数据流。下面将更详细讨论这种聚合。
输出侧以太网模块240内的PHY可以是2.5G PHY和4G PHY之一。然而，PHY不受此限制并可以是能够以比上述的输入侧以太网模块231到234的PHY高的任何速率通信的PHY。在一个实施方式中，PHY可以是10G PHY，该10G PHY的时钟频率经降低(underclock)适当的倍数以实现合适的第二速率，例如，该第二速率为与10G操作相比功耗大幅降低的2.5G或4G。然后，可将输出数据流经由以太网链路221从输出侧以太网模块240发射至无线接入点(例如，无线接入点130)。
为了避免瓶颈，输出侧以太网模块240可被配置为执行OSI级别2或更高级别包检测，以便消除或适当重新调度一些数据，以减少实时聚合数据量来匹配输出速率。在这样的情况下，输出侧以太网模块240可被配置为丢弃(drop)从输入侧以太网模块231到234耦合的一个或多个输入数据流中的闲置帧。输出侧以太网模块240还可被配置为基于一个或多个规格来优先来自用于更高数据速率传输的输入数据流的数据。这种闲置丢弃和/或数据重新调度以及优先化也可以根据任何对本领域的普通技术人员已知的合适的服务质量(QoS)通信规范来执行。
本申请中所使用的术语“模块”被视为意味着芯片上的单独电路，可选地，也可以是与一个或多个其他电路一起集成在较大芯片中。因此，在一个实施方式中，两个以上的输入侧以太网模块231到234和输出侧以太网模块240可设置在介质转换器220a内的单个芯片上。可选地，输入侧以太网模块231到234和输出侧以太网模块240可分别设置在介质转换器220a内的独立芯片上。
图2B示出根据本申请的另一个实施方式的支持高速无线接入点的介质转换器的示例性示图。除了示出的具有单个输入端246的输出侧以太网模块245可能仅支持单个SGMII之外，介质转换器220b可基本上相似于图2A的介质转换器220a。因此，介质转换器220b还包括现场可编程门阵列(FPGA)250，其支持由输入端251、252、253和254所示的多个SGMII。这里，FPGA 250可被配置为对来自输入侧以太网模块231到234的每一个模块的每一个输入数据流执行聚合以得到输入数据流。然后，输入数据流可通信至输出侧以太网模块245。输出侧以太网模块245可包括PHY并仍可负责实现硬件发送和接收功能以经由以太网链路221向无线接入点(例如，无线接入点130等)以更高的第二数据速率通信以太网帧。
为了避免瓶颈，FPGA 250可被配置为执行OSI级别2或更高级别包检测，以便消除或适当重新调度一些数据，以减少实时聚合数据量来匹配输出速率。在这样的情况下，FPGA250可被配置为丢弃来自输入侧以太网模块231到234的一个或多个输入数据流中的闲置帧。FPGA 250还可被配置为基于一个或多个规格来优先来自用于更高数据速率传输的输入数据流的数据。这种闲置丢弃和/或数据重新调度以及优先化也可以根据任何对本领域的普通技术人员已知的合适的服务质量(QoS)通信规范来执行。
与以上图2A一样，在一个实施方式中，两个以上的输入侧以太网模块231到234、FPGA 250和输出侧以太网模块245可设置在介质转换器220b内的单个芯片上。可选地，输入侧以太网模块231到234、FPGA 250和输出侧以太网模块245中的每一个可设置在介质转换器220b内的独立芯片上。
图3表示示出根据本申请的实施方式的支持高速无线接入点的介质转换器使用的方法的示例性流程图。流程图300开始于动作310，动作310包括在介质转换器内的多个输入侧以太网模块中的每一个模块处接收第一数据速率的多个输入数据流。例如，图2A和/或图2B的输入侧以太网模块231到234的每一个模块可以从以太网交换机110接收相应的1G数据速率的输入数据流。
流程图300然后执行至动作320，动作320包括在介质转换器中将多个输入数据流中的每个数据流聚合为第二数据速率的输出数据流。参照图2A，聚合可包括根据输出侧以太网芯片240包括的PHY类型将多个输入数据流中的每个输入数据流耦合至输出侧以太网模块240并在输出侧以太网模块240内得到第二数据速率(例如，2.5G或4G)的输出数据流。参照图2B，聚合可包括将多个输入数据流中的每个输入数据流耦合至FPGA250并在FPGA250内得到第二数据速率的输出数据流。
关于聚合，图2A的输出侧以太网模块240可被配置为将来自一个或多个较低数据速率信号(诸如分别来自输入侧以太网模块231到234中的每一个模块的多个输入数据流的每一个数据流)的数据连接或多路复用为更高数据速率流(诸如经由以太网链路221从输出侧以太网模块240发射的输出数据流)。这种聚合可以通过任何合适的动作集合、早已存在的标准或协议来执行。例如，参照图2A，每一个输入数据流可以耦合至输出侧以太网模块240并保存在相应输入缓存中。在合适时间，来自每个输入缓存的数据将被连接并保存在输出缓存以从输出侧以太网模块240以更高数据速率传输。将被连接的数据可以从每个输入缓存读取以使可以将来自每个输入流的数据以特定次序连接成输出数据流。可选地，来自每个输入数据流的数据可以根据与特定IP包或特定输入数据流相关的一个或多个优先级来聚合。这样，某种类型的数据或来自某种输入数据流的数据可以以预定优先级次序连接。
根据使用的特定协议，可以将来自输入流的完整IP包连接为在连接前不丢弃来自每个输入流IP包的原始的IP包报头。可选地，可以首先提取来自每个输入流IP包的有效载荷数据，丢弃原始IP包报头，并生成新IP包报头来反映包含在新聚合的IP包内的来自一个或多个输入数据流的所有被连接的数据。因此，聚合可相似于或利用的分插复用的形式。利用这种分插复用的标准协议的非限制实例可包括：基于同步光学网络(SONET)和同步数字层次(SDH)的通信。
一旦已经执行聚合，流程图300就执行至动作330，动作330包括从介质转换器内的输出侧以太网模块发射第二数据速率的输出数据流。例如，图2A或图2B的输出侧以太网模块240或245可以分别向可兼容无线接入点(例如，无线接入点130)以(例如)2.5G或4G的数据速率发射输出数据流。
因此，本申请能够实现在以更高数据速率无线通信的同时保留已安装的以太网交换机。提供本申请本质上节省了与替换在更高速度网络中不兼容或过时的以太网交换机相关的成本。
通过上述描述，在不背离这些原理的范围的前提下，显然各种技术可用于实现本申请中所述的原理。此外，虽然已经具体参照某些实施方式描述了这些原理，但本领域的普通技术人员应当理解，在不偏离本原理的前提下，可以在形式或细节方面做出改变。因此，所述实施方式在所有方面被视为说明性而非限制性的。还应当理解，本申请不限于上述的具体实施方式，但在不偏离本发明范围的情况下，可以进行多种重新配置、修改和替代。

Claims (20)

1.一种无线通信方法，其包括：
在介质转换器内的多个输入侧以太网模块中接收多个输入数据流，所述多个输入数据流是以第一速率接收的；
在所述介质服务器内将所述多个输入数据流聚合为第二速率的输出数据流；以及
从所述介质转换器的输出侧以太网模块以所述第二速率发射所述输出数据流；
其中，在聚合期间所述多个输入数据流经优先化以满足所述多个输入数据流中的至少一者的服务质量水平。
2.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中所述输出侧以太网模块为2.5千兆PHY。
3.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中所述输出侧以太网模块为4千兆PHY。
4.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中所述多个输入数据流的聚合包括：
在所述介质转换器处，检测所述多个输入数据流的数据包，以及
基于所述检测优先化所述多个数据流中的每一者的所述数据包。
5.根据权利要求4所述的无线通信方法，其中所述聚合进一步包括基于对所述多个输入数据流的所述数据包的所述检测而重新调度所述多个输入数据流的一者或多者的数据包。
6.根据权利要求4所述的无线通信方法，其中所述聚合进一步包括基于对所述多个输入数据流的所述数据包的所述检测而消除所述多个输入数据流的一者或多者的数据包。
7.根据权利要求6所述的无线通信方法，其中被消除的数据包包括闲置帧。
8.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中所述多个输入侧以太网模块和所述输出侧以太网模块安置在单个芯片上。
9.根据权利要求8所述的无线通信方法，其中所述单个芯片为现场可编程门阵列(FPGA)。
10.根据权利要求1所述的无线通信方法，其进一步包括：
在所述多个输入数据流的聚合期间确定所述输出侧以太网模块中的所述第二数据速率。
11.一种无线通信系统，其包括：
多个输入侧以太网电路，其经配置以第一速率接收多个输入数据流；以及
输出侧以太网电路，其经配置以：
将所述多个输入数据流聚合为第二速率的输出数据流；以及
以所述第二速率发射所述输出数据流；
其中在聚合期间，所述输出侧以太网电路优先化所述多个输入数据流以满足所述多个输入数据流中的至少一者的服务质量水平。
12.根据权利要求11所述的无线通信系统，其中所述输出侧以太网电路为2.5千兆PHY。
13.根据权利要求11所述的无线通信系统，其中所述输出侧以太网电路为4千兆PHY。
14.根据权利要求11所述的无线通信系统，其中在聚合期间，所述输出侧以太网电路检测所述多个输入数据流的数据包，以及基于所述检测优先化所述多个输入数据流中的每一者的所述数据包。
15.根据权利要求14所述的无线通信系统，其中在聚合期间，所述输出侧以太网电路基于对所述多个输入数据流的所述数据包的所述检测而重新调度所述多个输入数据流的一者或多者的数据包。
16.根据权利要求14所述的无线通信系统，其中在聚合期间，所述输出侧以太网电路基于对所述多个数据流的所述数据包的所述检测而消除所述多个输入数据流的一者或多者的数据包。
17.根据权利要求16所述的无线通信系统，其中被消除的数据包包括闲置帧。
18.根据权利要求11所述的无线通信系统，其中所述多个输入侧以太网电路和所述输出侧以太网电路安置在单个芯片上。
19.根据权利要求18所述的无线通信系统，其中所述单个芯片为现场可编程门阵列(FPGA)。
20.根据权利要求11所述的无线通信系统，其中所述输出侧以太网电路在所述多个输入数据流的聚合期间确定所述第二速率。
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