CN112821918B - 一种可插拔的无线信号收发模块和无线信号收发的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种可插拔的无线信号收发模块和无线信号收发的方法。装置包括：以太网物理层收发单元、无线网络适配器、天线和可插拔接口；以太网物理层收发单元和无线网络适配器之间使用BASE‑T协议连接，无线网络适配器和天线之间通过信号收发单元连接；以太网物理层收发单元和无线网络适配器封装在一个光模块内，以太网物理层收发单元通过SGMII接口与可插拔接口连接，光模块以可插拔接口作为外部接口，可插拔接口与系统侧MAC连接。实现了交换机网络信号和无线信号的接入和收发功能，无需使用传统的无线路由器甚至接入层交换机，减少了网络层级和电源布线，并降低了系统的功耗和成本。

Description

一种可插拔的无线信号收发模块和无线信号收发的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种可插拔的无线信号收发模块和无线信号收发的方法。

背景技术

随着物联网发展和WLAN大量普及，无线通信技术，尤其是Wi-Fi技术，能在确保现有结构化布线安全的同时极大拓展了终端接入数量，充分利用和发挥了网络带宽的优势，最大限度地降低成本也提高了布网的便捷性。Wi-Fi协议等无线通信协议也是发展最快的标准之一，Wi-Fi协议由1999年发布的Wi-Fi1至2019年发布的Wi-Fi6，20年内更新了6个版本。

目前，一般使用的无线路由设备都是一台独立工作的小型设备，需要在已安装有线网络并且能够连接电源的场景下工作，使用限制较大，并且需要接入层交换机进行配合。即使对接入层交换机和无线路由器进行集成，依然存在相同的使用限制。并且，一旦无线通信协议进行了升级或替换，就需要对接入层交换设备和无线路由设备进行整套替换，实施较为复杂，成本也较高。

鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决目前无线信号收发设备集成度低、工作场景限制较大、升级成本高的现象，是本技术领域待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明解决了目前无线信号收发设备集成度低、工作场景限制较大、升级成本高的问题。

本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种可插拔的无线信号收发模块，具体为：包括以太网物理层收发单元1、无线网络适配器2、天线3和可插拔接口4；以太网物理层收发单元1和无线网络适配器2之间使用BASE-T协议连接，无线网络适配器2和天线3之间通过信号收发单元连接；以太网物理层收发单元1和无线网络适配器2封装在一个光模块内，以太网物理层收发单元1通过SGMII接口与可插拔接口4连接，光模块以可插拔接口4作为外部接口，可插拔接口与系统侧MAC连接。

优选的，无线网络适配器2包括协议接口单元21，模数/数模转化单元22和收发单元23；协议接口单元21，模数/数模转化单元22和收发单元23集成在一片预设尺寸的芯片内。

优选的，天线3包括至少一个内置天线，内置天线集成在光模块中；和/或，天线3包括至少一个外置天线，外置天线通过SMA接口与光模块连接。

优选的，每个内置天线或每个外置天线包括无线收发器31、滤波器(32)、放大器33、收发切换器34和天线组件35；无线收发器31的信号输出端口与滤波器32的信号输入端口连接，滤波器32的信号输出端口和收发切换器34的信号输入端口连接，收发切换器34的信号输出端口和放大器33的信号输入端口连接，放大器33的信号输出端口和无线收发器31的信号输入端口连接，收发器切换器34的第二信号端口和天线组件35的信号端口连接；无线收发器31的第一控制信号输出端口和滤波器32的控制信号输入端口连接，无线收发器31的第二控制信号输出端口和收发切换器34的控制信号输入端口连接，无线收发器31的第一控制信号输入端口和滤波器32的控制信号输出端口连接，无线收发器31的第二控制信号输入端口和放大器33的控制信号输出端口连接。

优选的，滤波器32包括带通滤波器32-1、功率放大器32-2和低通滤波器32-3；带通滤波器32-1的信号输出端口与功率放大器32-2的信号输入端口连接，功率放大器32-2的信号输出端口和低通滤波器32-3的信号输入端口连接；带通滤波器32-1的信号输入端口作为滤波器32的信号输入端口，低通滤波器32-3的信号输出端口作为滤波器32的信号输出端口，功率放大器32-2的控制信号输入端口作为滤波器32的控制信号输入端口，功率放大器32-2的控制信号输出端口作为滤波器32的控制信号输出端口。

优选的，以太网物理层收发单元1为单口PHY芯片，芯片封装尺寸小于预设封装尺寸。

优选的，可插拔接口4具体为SFP接口、SFP+接口或QSFP接口。

另一方面，本发明提供了一种无线信号收发的方法，具体为：将第一方面中提供的可插拔的无线信号收发模块的可插拔接口4与系统侧MAC连接；

以太网物理层收发单元1通过可插拔接口4接收系统侧MAC发出的SGMII信号，将SGMII信号转换为BASE-T信号发送至无线网络适配器2，无线网络适配器2接收BASE-T信号并将BASE-T信号转换为相应的无线通信信号发送至天线3，天线3接收无线通信信号并将无线通信信号发射至空间中；天线3接收空间中的无线信号并将无线信号发送至无线网络适配器2，无线网络适配器2接收无线信号并将无线信号转换为BASE-T信号发送至以太网物理层收发单元1，以太网物理层收发单元1接收BASE-T信号并将BASE-T信号转换为SGMII信号，以太网物理层收发单元1通过可插拔接口4将SGMII信号发送至系统侧MAC。

优选的，当天线4接收到无线网络适配器3发送的无线信号时，自动切换为信号发送模式；当天线4接收到空间中的无线信号时，自动切换为信号接收模式。

优选的，BASE-T信号具体为10/100/1000BASE-T信号。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：使用光模块将以太网物理层收发单元、无线网络适配器和天线进行集成，完成了SGMII信号和标准无线信号之间的信号转换，以及无线信号的收发。本发明实施例提供了一种小型化且无需额外电源的无线信号收发的模块，以及使用该装置进行无线信号收发的方法，实现了交换机网络信号和无线信号的接入和收发功能，无需使用传统的无线路由器甚至接入层交换机，减少了网络层级和电源布线，并降低了系统的功耗和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种可插拔的无线信号收发模块结构示意图；

图2为现有的AP链路架构示意图；

图3为现有的AP链路扁平化后的一种架构示意图；

图4为现有的AP链路扁平化后的另一种架构示意图；

图5为SFP20脚的引脚定义图；

图6为RTL8211芯片引脚定义图；

图7为DP83848芯片引脚定义图；

图8为以太网物理层收发单元1、系统侧MAC和无线网络适配器2的引脚连接方式示意图；

图9为无线网络适配器2内部结构示意图；

图10为天线3内部结构示意图；

图11为滤波器32内部结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种无线信号收发的方法流程图；

其中，附图标记如下：

1：以太网物理层收发单元，

2：无线网络适配器，21：协议接口单元，22：模数/数模转化单元，23：收发单元，

3：天线，31：无线收发器，32：滤波器，33：放大器，34：收发切换器，35：天线组件，32-1：带通滤波器、32-2：功率放大器，32-3：低通滤波器，

4：可插拔接口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是一种特定功能系统的体系结构，因此在具体实施例中主要说明各结构模组的功能逻辑关系，并不对具体软件和硬件实施方式做限定。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。

实施例1：

光模块(Gigabit Interface Converter，简写为GBIC)是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用，其尺寸和接口标准化，是一种符合国际标准的可互换产品。目前，常用的GBIC极其升级产品包括：SFP，SFP+，XFP，SFP28、QSFP/QSFP+，CFP、QSFP28等。在网络管道的扁平化发展的趋势下，设计多个网络设备进行集成时，可以选择使用可插拔接口和光模块作为集成的载体。如果进行标准封装的光模块能够集成无线接入点(Access Point，简写为：AP)功能，就可以直接将集成后的网络设备插在交换机面板上的光模块接口作为无线信号收发装置使用，从而减掉无线路由器甚至接入层交换机。但是，光模块的体积非常小，封装难度较大，若要集成接入功能和无线AP功能，需要解决模块小型化和封装的问题，将接入功能模块和无线AP功能进行小型化设计，并集成到光模块内部。并且，光模块在系统侧的接口一般为SGMII接口，而无线AP功能单元一般都使用以太网10/100/1000BASE-T接口，还需要解决两种不同的接口协议的转换问题。本发明实施例提供的可插拔的无线信号收发模块，通过多个器件的组合和集成，提供了一种能够支持无线信号收发功能的可热插拔的光模块。

本发明实施例提供的可插拔的无线信号收发模块，如图1所示，包括：以太网物理层收发单元1、无线网络适配器2、天线3和可插拔接口4。

目前，典型的无线技术中AP链路图如图2所示，包括汇聚层交换设备、接入层交换机和无线路由器三部分组成。汇聚层交换设备将核心设备的网络信号转换为BASE-T信号或其它网络信号，再由附带无线天线的无线路由器进行信号收发。经初步扁平化后，如图3所示，减去无线路由器，由接入层交换机完成路由和无线信号收发的功能。或如图4所示，在图3的基础上进一步减掉接入层交换机，由汇聚层交换设备直接完成路由功能，并直接提供无线信号收发功能。

为了减小装置的体积、提高装置的集成度和通用性，本实施例中选用规格统一、体积较小、接口为标准接口的光模块对AP链路进行封装。在具体实施中，根据实际的传输需要、加工成本和工艺复杂度，可以选用体积最小的SFP模块进行封装，或选用支持更高传输速率的SFP+/XFP/SFP28模块进行封装，或选用多通道的QSFP/QSFP+进行封装，或选用其它标准光模块进行封装。另一方面，由于无线信号转换及收发都为有源器件，目前的无线AP设备一般都需要外接单独的电源才能正常工作。根据光模块所支持的SFP接口或SFP+接口等可插拔接口的引脚定义，VCCT、VCCR、VEET和VEER引脚可以提供电信号发射模块和接收模块的电源，无需使用额外的电源，因此，使用光模块对AP链路进行封装，还可以使设备省去外接电源，仅需插入身上的相应接口即可获得供电，在不方便接入外接电源的情况下也可以使用，使用场景更广泛，设备连接方式更简便。

由于光模块在系统侧一般使用SGMII接口，而产生无线信号的无线网络适配器2需要使用BASE-T信号，本发明所使用的光模块中还需要集成以太网物理层收发单元1。以太网物理层收发单元1和无线网络适配器2之间使用BASE-T协议连接，以太网物理层收发单元1从可插拔接口4接收到系统侧MAC发出的SGMII信号，将SGMII信号转换为BASE-T信号发送至无线网络适配器2；或将无线网络适配器2生成的BASE-T信号转换为SGMII信号，通过可插拔接口4发送至系统侧MAC。本实施例中的AP链路方案，通过以太网物理层收发单元1完成了SGMII信号到BASE-T信号的转换，使得无线网络适配器2能够通过可插拔接口4与系统侧MAC连接。在具体使用中，BASE-T信号可以选择10BASE-T信号、100BASE-T信号或1000BASE-T信号，以适应不同场景和不同接口的数据传输速率的需要。

为了生成无线信号，并提供无线信号的收发功能，本实施例提供的无可插拔的无线信号收发模块将无线网络适配器2和天线3集成入光模块中，在原有标准光模块的光电转换功能基础上，通过无线网络适配器2对仅支持有线网络的BASE-T信号和无线信号进行互相转换，并通过天线3进行无线信号的发送和接收，实现了无线AP链路的全部功能。具体的，无线网络适配器2和天线3之间通过信号收发单元连接，无线网络适配器2和天线3上分别设置信号收发单元，通过各自的收发单元完成无线协议所对应的电信号的接收和发送。在本实施例的具体使用中，无线网络适配器2可以根据需要收发的无线信号类型选用相应的类型，例如：Wi-Fi适配器、蓝牙适配器、Zigbee适配器、3G/4G/5G移动适配器等，相应的，天线3也需要根据信号类型选用相适应的天线类型。天线3也可以根据空间要求、使用环境、需要的信号强度等选择内置或外置的天线。

为了对本实施例提供的无线信号收发装置的规格进行标准化，提高装置通用性，同时避免外部环境影响电气部件的工作稳定性及使用寿命，在本发明实施例中，以太网物理层收发单元1和无线网络适配器2封装在一个标准光模块内，在具体实施中，以太网物理层收发单元1和无线网络适配器2可以直接贴片在光模块的PCB版上，两者之间的连接也可以直接通过PCB板上的印刷电路完成。光模块以符合通用标准的支持热插拔的可插拔接口4作为外部接口。以太网物理层收发单元1通过SGMII接口与可插拔接口4连接。在使用时，仅需将光模块的可插拔接口4插入系统侧MAC相应的可插拔接口中，即可通过可插拔接口4与系统侧MAC连接，为系统增加一个AP链路设备，完成无线信号的收发。具体的，可插拔接口4可以使用SFP接口、SFP+接口或QSFP接口等通用的支持热插拔且能传输SMGII数据的光模块标准接口。在实际使用中，由于可插拔接口4具备热插拔功能，将功能部件封装在光模块内部并使用可插拔接口4的无线信号收发装置可以简单快捷的与系统侧MAC连接，完成AP链路设备的布局，无需进行设备重启或重新配置，实现移动设备的快速接入。也可以在没有2G/3G/4G基站信号的区域作为小型基站实现手机无线接入，或在两台无法使用有线方式连接的交换设备之间实现无线连接。在具体实施中，为了提高本实施例提供的装置的通用性，在本实施例的优选方案中，可插拔接口4使用标准SFP20脚定义，以适应更多设备上的SFP接口，SFP20脚的各引脚的具体定义如图5所示。

由于无线通信协议的发展非常迅速，更新时间较短，以Wi-Fi协议为例，Wi-Fi 1是1999年发布的802.11b标准；Wi-Fi 2是802.11a标准，于1999年发布；Wi-Fi 3是2003年发布的802.11g标准；Wi-Fi 4是802.11n标准，于2009年发布；Wi-Fi 5是2014年发布的802.11ac标准；Wi-Fi 6是目前最新版本，称为802.11ax，于2019年发布。因此支持新协议的系统设备更新周期也较短，每次更新都需要使用大量新的无线AP链路设备，还需要对所有的新设备进行重新安装调试。本实施例提供的无线收发设备成本较低，并且在设备更新时仅需直接拔出旧设备再插入新设备即可正常使用，降低了系统更新带来的设备成本、人工成本和时间成本，并且能够尽量减少因更新造成的设备维护时间。而对本实施例提供过的无线信号收发装置本身进行适应协议的更新时，也仅需更换相应的无线网络适配器2，使其能够提供符合协议的无线信号即可，升级工艺简单，升级成本低。

同时，由于本发明提供的无线信号收发装置可以使用不同的无线网络适配器2和天线3的组合提供不同类型的无线信号。在需要连接多种不同无线终端设备的情况下，可以预先准备多个不同类型的本实施例提供的无线收发装置，根据需要在系统中插入不同类型的装置，即可立刻提供相应的无线信号收发功能，用以实现在没有无线信号覆盖的区域实现无线网络接入。进一步的，若系统侧能够提供多个SPF接口，可以插入多个相同类型的无线收发装置提高无线通信的带宽，也可以插入多个不同类型的无线收发装置，同时进行不同类型无线信号的收发，而无需占用过多额外空间，也无需进行过多的设备连接操作。相对于现有的AP链路设备，本发明提供的装置使用场景更广泛，使用更方式也更灵活。

在实施例的具体实施过程中，为了将以太网物理层收发单元1和无线网络适配器2封装进光模块中，需要使用满足一定的规格标准的芯片或器件。以下以SFP封装为例，提供一组可供参考的封装方式、规格和芯片型号参考，也可以使用其它能够满足功能和封装尺寸要求的芯片或器件，或使用其它的标准光模块封装方式。

(1)以太网物理层收发单元1为单口PHY芯片，芯片封装尺寸小于预设封装尺寸。预设封装尺寸根据SFP模块的尺寸和SFP中PCB板上芯片接口的尺寸确定，优选方案中，使用能满足标准SFP模块封装的6mm*6mm封装尺寸。具体实施中，可以使用如图6所示的RTL8211芯片、如图7所示的DP83848芯片等。在上述具体实施方式中，作为以太网物理层收发单元1的单口PHY芯片、系统侧MAC和无线网络适配器2的引脚连接方式如图8所示。

(2)无线网络适配器2为单片式小封装芯片。如图9所示，芯片内部包括协议接口单元21，模数/数模转化单元22和收发单元23。其中，协议接口单元21和收发单元23根据需要的无线网络协议确定。例如，在作为Wi-Fi收发装置的场景下，协议接口单元21支持标准Wi-Fi协议，收发单元23能够收发2.4G/5G标准Wi-Fi信号。为了满足SFP封装的需要，协议接口单元21，模数/数模转化单元22和收发单元23集成在一片预设尺寸的芯片内。为了实施简便，降低成本和工艺复杂度，也可以使用已封装好的标准Wi-Fi芯片、标准蓝牙适配器芯片、标准移动通信基带芯片等作为无线网络适配器2使用。

(3)天线3根据具体使用场景，可以使用内置天线或外置天线，也可以同时使用两种天线，内置天线和外置天线的数量也可以根据封装尺寸、信号强度需要等具体确定，也可以配合其它连接部件进一步扩展装置的使用场景。以下提供一些具体场景中不同的天线配置方法以供参考，具体的天线布局和数量根据实际需要确定。

场景1：装置使用环境为室外，或者为装置预留的空间仅能容纳标准SFP模块。上述场景中，天线3使用至少一个内置天线，内置天线集成在标准SFP模块中。内置天线通过封装得到了SFP外壳的保护，可以避免因室外环境影响导致天线3出现故障或使用寿命降低。同时，通过封装将装置的整体尺寸限制在一个标准SFP模块的尺寸范围之内，满足了小空间的使用需求。具体实施中，内置天线可以使用PCB板载天线实现，使用内置天线的情况下，无线网络适配器2的信号收发单元通过PCB版上的印刷电路与内置天线的信号收发单元连接，完成信号传输。

场景2：系统侧交换机的SFP接口附近有金属笼形式的SFP连接器或其它可能导致信号被屏蔽干扰的部件。上述场景中，天线3使用至少一个外置天线，外置天线通过SMA接口与SFP模块连接。SFP连接器或其它可能导致信号被屏蔽干扰的部件，可能会导致内置天线的信号被屏蔽或干扰而减弱，需要使用外置天线将信号收发点移至屏蔽或干扰区域之外，以保证信号的质量。

场景3：某些场景中，系统侧交换机和无线终端的距离较远某些系统侧交换机可能需要放置在专用的机房或特殊区域之内，而使用移动终端的人员可能位于机房之外，或需要在较远距离的情况下使用无线信号，由于无线天线的信号范围有限，因此可以在使用外置天线方案的基础上，在SMA接口上连接延长线，将天线的位置引至合适的区域，以避免因距离原因无法收发无线信号。

场景4：可能在不同环境中进行使用的无线信号收发装置，如设备检测或维护人员为检测端口是否正常工作而临时使用的装置。由于无法确定使用场景，天线3同时包括内置天线和外置天线，以满足所有场景中的使用需求。具体的，可以在装置中使用一个或多个PCB板载天线作为内置天线，并保留一个或多个SMA接口作为外置天线接口，在保留SFP模块自身尺寸规格的情况下，保留了扩展能力。在无需使用外置天线或不能使用外置天线的情况下，不连接外置天线，仅使用内置天线；在需要使用外部天线的情况下，根据实际需要，将备用的外置天线直接与SMA接口连接，或通过将备用的外置天线通过延长线与SMA接口连接。

通过不同的天线设置方案，可以使本实施例提供的无线信号收发装置适应尽可能多的使用场景，提高装置使用的灵活性。

进一步的，由于光模块的PCB板支持层叠工艺，还可以通过层叠工艺，在一个光模块的空间内部，将不同类型的无线网络适配器2和天线3方案进行组合，进一步进行功能扩展。例如，在同一个无线信号收发装置内集成多种不同类型信号的无线网络适配器2，以同时满足多种移动终端同时使用的需求；或集成多组无线适配器2和天线3的方案，以提高无线信号收发的带宽。在不造成冲突且能够满足光模块封装要求的前提下，以太网物理层收发单元1、无线网络适配器2和天线3的具体类型和数量可以任意组合设置。

在具体实施中，天线3包括一组或多组如图10所示的结构。无线收发器31、滤波器32、放大器33、收发切换器34和天线组件35。无线收发器31的信号输出端口与滤波器32的信号输入端口连接，滤波器32的信号输出端口和收发切换器34的信号输入端口连接，收发切换器34的信号输出端口和放大器33的信号输入端口连接，放大器33的信号输出端口和无线收发器31的信号输入端口连接，收发器切换器34的第二信号端口和天线组件35的信号端口连接。无线收发器31的第一控制信号输出端口和滤波器32的控制信号输入端口连接，无线收发器31的第二控制信号输出端口和收发切换器34的控制信号输入端口连接，无线收发器31的第一控制信号输入端口和滤波器32的控制信号输出端口连接，无线收发器31的第二控制信号输入端口和放大器33的控制信号输出端口连接。通过上述结构，可以完成对无线信号的功率放大和降噪，并实现信号接收和发送的切换，实现信号的双向传输。

进一步的，如图11所示，滤波器32包括带通滤波器32-1、功率放大器32-2和低通滤波器32-3。带通滤波器32-1的信号输出端口与功率放大器32-2的信号输入端口连接，功率放大器32-2的信号输出端口和低通滤波器32-3的信号输入端口连接。带通滤波器32-1的信号输入端口作为滤波器32的信号输入端口，低通滤波器32-3的信号输出端口作为滤波器32的信号输出端口，功率放大器32-2的控制信号输入端口作为滤波器32的控制信号输入端口，功率放大器32-2的控制信号输出端口作为滤波器32的控制信号输出端口。通过上述结构，完成了无线信号的滤波，提高了信号质量。

本实施例提供的可插拔的无线信号收发模块，可以实现在没有WLAN覆盖的区域实现网络接入捷径；也可以在没有2G/3G/4G基站信号的区域，实现手机无线接入；也用于两台交换设备无法使用光纤或网线有线手段连接的场景。提供了一种通用、简单、灵活的无线AP解决方案。

实施例2：

在实施例1提供的可插拔的无线信号收发模块基础上，本实施例还提供了一种使用实施例1中的可插拔的无线信号收发模块进行无线信号收发的方法。

如图12所示，本实施例提供的无线信号收发的方法包括以下步骤。

步骤101：将实施例1中提供的无线信号收发装置的可插拔接口4与系统侧MAC连接。

AP链路设备需要从系统侧获取网络信号，并将接收到的网络信号发送至系统侧。实施例1中提供的无线信号收发装置通过可插拔接口4与系统侧MAC连接并进行信号交互，在使用时只需将可插拔接口插入系统侧MAC中即可完成连接，连接方式简单快捷。进一步的，在本实施例的具体实施中，可插拔接口4使用SFP接口、SFP+接口、QSFP接口等支持热插拔的接口，因此无需系统设备关机或重启就可以进行装置的连接和断开。在系统中已存在设备驱动并配置了设备中断的情况下，可以随时插入设备开始使用，也可以随时拔出设备进行，不会造成系统的物理损耗或数据损坏，也不会影响系统侧设备的正常运行。

步骤102：以太网物理层收发单元1通过可插拔接口4接收系统侧MAC发出的SGMII信号，将SGMII信号转换为BASE-T信号发送至无线网络适配器2，无线网络适配器2接收BASE-T信号并将BASE-T信号转换为相应的无线通信信号发送至天线3，天线3接收无线通信信号并将无线通信信号发射至空间中。

在进行无线信号发送时，无线信号收发装置将系统侧MAC的电信号转换为无线信号发送至空间中。系统侧MAC接口发出的电信号为SGMII信号，无线网络适配器2需要使用的信号为BASE-T信号，因此首先使用以太网物理层收发单元1将SGMII信号转换为BASE-T信号，BASE-T信号具体为10/100/1000BASE-T信号。无线网络适配器2通过接口单元21接收到BASE-T信号后，由模数/数模转化单元22生成需要的无线通信信号，如2.4G/5G Wi-Fi信号、3G/4G/5G移动通信信号、蓝牙信号、Zigbee信号等，再通过收发单元23将无线通信信号发送至天线3的无线收发器31。天线3接收到无线通信信号后，将信号使用滤波器32滤波，再通过放大器33放大功率，最后经天线组件35发送至空间中，完成无线信号的发出功能。

步骤103：天线3接收空间中的无线信号并将无线信号发送至无线网络适配器2，无线网络适配器2接收无线信号并将无线信号转换为BASE-T信号发送至以太网物理层收发单元1，以太网物理层收发单元1接收BASE-T信号并将BASE-T信号转换为SGMII信号，以太网物理层收发单元1通过可插拔接口4将SGMII信号发送至系统侧MAC。

在进行无线信号接收时，无线信号收发装置将空间中的无线信号转换为电信号发送至系统侧MAC。天线3的天线组件35接收无线通信信号，将信号通过无线收发器31发送至无线网络适配器2的收发单元23。无线网络适配器2接收到无线通信信号后，由模数/数模转化单元22将无线通信信号转换为BASE-T信号，再通过协议接口单元发送至以太网物理层收发单元1，BASE-T信号具体为10/100/1000BASE-T信号。以太网物理层收发单元1将BASE-T信号转换为SGMII信号，再通过可插拔接口4传输至系统侧MAC，完成无线信号的接收功能。

在实际使用中，步骤102中的信号发送功能和步骤103中的信号接收功能可以同步进行。天线3中的收发切换器34可以自动完成收发切换，不需要人工控制或人工切换。当天线3接收到无线网络适配器3发送的无线信号时，收发切换器34自动将天线3切换为信号发送模式，天线3的天线组件35开始进行信号发送。当天线3接收到空间中的无线信号时，收发切换器34自动将天线3切换为信号接收模式，天线3的天线组件35开始进行信号接收。

经过步骤101-步骤103，使用者仅需将无线信号收发装置简单插入系统侧MAC的光模块接口中，无需进行其他硬件连接或软件配置操作，即可完成了无线AP链路的建立，实现无线信号的收发。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡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保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可插拔的无线信号收发模块，其特征在于，包括以太网物理层收发单元(1)、至少一个无线网络适配器(2)、至少一个天线(3)和可插拔接口(4)，具体的：

以太网物理层收发单元(1)和无线网络适配器(2)之间使用BASE-T协议连接，无线网络适配器(2)和天线(3)之间通过信号收发单元连接；

以太网物理层收发单元(1)和无线网络适配器(2)封装在一个光模块内，其中，光模块的类型为SFP、SFP+、XFP、SFP28、QSFP和QSFP+中任一种；

以太网物理层收发单元(1)通过SGMII接口与可插拔接口(4)连接，光模块以可插拔接口(4)作为外部接口，可插拔接口(4)与系统侧MAC连接。

2.根据权利要求1所述的可插拔的无线信号收发模块，其特征在于：

无线网络适配器(2)包括协议接口单元(21)，模数/数模转化单元(22)和收发单元(23)；

协议接口单元(21)，模数/数模转化单元(22)和收发单元(23)集成在一片预设尺寸的芯片内。

3.根据权利要求1所述的可插拔的无线信号收发模块，其特征在于：

天线(3)包括至少一个内置天线，内置天线集成在光模块中；

和/或，天线(3)包括至少一个外置天线，外置天线通过SMA接口与光模块连接。

4.根据权利要求3所述的可插拔的无线信号收发模块，其特征在于：

每个内置天线或每个外置天线包括无线收发器(31)、滤波器(32)、放大器(33)、收发切换器(34)和天线组件(35)；

无线收发器(31)的信号输出端口与滤波器(32)的信号输入端口连接，滤波器(32)的信号输出端口和收发切换器(34)的信号输入端口连接，收发切换器(34)的信号输出端口和放大器(33)的信号输入端口连接，放大器(33)的信号输出端口和无线收发器(31)的信号输入端口连接，收发器切换器(34) 的第二信号端口和天线组件(35)的信号端口连接；

无线收发器(31)的第一控制信号输出端口和滤波器(32)的控制信号输入端口连接，无线收发器(31)的第二控制信号输出端口和收发切换器(34)的控制信号输入端口连接，无线收发器(31)的第一控制信号输入端口和滤波器(32)的控制信号输出端口连接，无线收发器(31)的第二控制信号输入端口和放大器(33)的控制信号输出端口连接。

5.根据权利要求4所述的可插拔的无线信号收发模块，其特征在于：

滤波器(32)包括带通滤波器(32-1)、功率放大器(32-2)和低通滤波器(32-3)；

带通滤波器(32-1)的信号输出端口与功率放大器(32-2)的信号输入端口连接，功率放大器(32-2)的信号输出端口和低通滤波器(32-3)的信号输入端口连接；

带通滤波器(32-1)的信号输入端口作为滤波器(32)的信号输入端口，低通滤波器(32-3)的信号输出端口作为滤波器(32)的信号输出端口，功率放大器(32-2)的控制信号输入端口作为滤波器(32)的控制信号输入端口，功率放大器(32-2)的控制信号输出端口作为滤波器(32)的控制信号输出端口。

6.根据权利要求1所述的可插拔的无线信号收发模块，其特征在于：以太网物理层收发单元(1)为单口PHY芯片，芯片封装尺寸小于预设封装尺寸。

7.根据权利要求1所述的可插拔的无线信号收发模块，其特征在于：可插拔接口(4)具体为SFP接口、SFP+接口或QSFP接口。

8.一种无线信号收发的方法，其特征在于：

将权利要求1-7中任意一项 提供的可插拔的无线信号收发模块的可插拔接口(4)与系统侧MAC连接；

以太网物理层收发单元(1)通过可插拔接口(4)接收系统侧MAC发出的SGMII信号，将SGMII信号转换为BASE-T信号发送至无线网络适配器(2)，无线网络适配器(2)接收BASE-T信号并将BASE-T信号转换为相应的无线通信信号发送至天线(3)，天线(3)接收无线通信信号并将无线通信信号发射至空间中；

天线(3)接收空间中的无线信号并将无线信号发送至无线网络适配器(2)，无线网络适配器(2)接收无线信号并将无线信号转换为BASE-T信号发送至以太网物理层收发单元(1)，以太网物理层收发单元(1)接收BASE-T信号并将BASE-T信号转换为SGMII信号，以太网物理层收发单元(1)通过可插拔接口(4)将SGMII信号发送至系统侧MAC。

9.根据权利要求8所述的无线信号收发的方法，其特征在于：

当天线(4)接收到无线网络适配器(3)发送的无线信号时，自动切换为信号发送模式；

当天线(4)接收到空间中的无线信号时，自动切换为信号接收模式。

10.根据权利要求8所述的无线信号收发的方法，其特征在于：BASE-T信号具体为10/100/1000BASE-T信号。

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