CN116349213A - 用于在多通道通信链路上进行无缝非对称通信的通信接口和方法 - Google Patents

用于在多通道通信链路上进行无缝非对称通信的通信接口和方法 Download PDF

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Abstract

用于通信链路的第一端处的通信接口包括多个通信通道。所述通信接口包括逻辑，所述逻辑用于与所述通信链路的第二端处的另一个通信接口协作，以通过所述通信通道向所述第二端发送数据。所述逻辑用于存储唤醒通信通道的通信通道状态，并且当检测到所述唤醒通信通道的所述通信通道状态更改为第一确定状态时，进行以下操作。所述逻辑用于：停止通过所述唤醒通信通道发送数据；将休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道；通知所述第二端处的所述通信接口。所述通信接口在所述通信链路的所述第一端与所述第二端之间提供无缝和非对称的数据通信，即使在通道故障的情况下也是如此。

Description

用于在多通道通信链路上进行无缝非对称通信的通信接口和 方法
技术领域
本发明大体上涉及数据通信领域，更具体地，涉及用于通信链路的两端的通信接口、包括通信接口的通信网络以及在多通道通信链路上进行无缝数据通信的方法。
背景技术
通常，自动驾驶车辆需要高速(例如，多千兆比特)数据通信链路，以便将数据从各种传感器(例如，相机1、相机2、RADAR等)发送到中央处理单元(central processing unit，CPU)。通常，车载网络用于在各种传感器(或节点)之间发送数据以及将数据从传感器发送到CPU。传统上，高速汽车以太网标准用于传感器之间以及从传感器到CPU的多千兆比特数据通信。传统的高速汽车以太网标准使用单根双绞线电缆。但是，单根双绞线电缆在带宽方面具有自身的物理限制。由于单根双绞线电缆的物理限制，单根双绞线电缆不优选用于多千兆比特数据通信。多千兆比特数据通信处理的是超过25千兆比特每秒(gigabits persecond，Gbit/s)的高数据速率。因此，需要多通道技术，该技术可以将多千兆比特作为与自动驾驶车辆通信的主干。在自动驾驶车辆中，多通道技术(或多千兆比特通信技术)与安全有关。如果多通道技术的任何一个通道被中断，则整个通信链路将停止工作。此外，通道故障可能进一步导致不良后果。在典型的车载网络中，使用多根电缆将各种传感器相互连接，并连接到CPU。使用多根电缆会导致电缆拥塞，而且，电缆占典型自动驾驶车辆总重量的相当一部分。因此，为了减少电缆拥塞，多个传感器聚合在一个典型交换机中。在各种典型交换机之间建立多千兆比特通信链路，作为典型车载网络通信的主干。在一种情况下，如果多千兆比特通信链路的任何一个通道发生故障，则在这种情况下，将根本没有通信。
目前，为了在通道故障的情况下保持各种典型交换机之间的通信，已经进行了某些尝试，例如传统的方法是基于在物理(physical，PHY)层上使用巨大的缓冲区。但是，传统方法会导致整体通信的额外延迟。此外，传统方法描述了在接收器处完成编码并对齐接收到的数据，但该方法没有提供关于如何在不影响硬件和性能的情况下完成编码的任何细节。因此，在任何通道故障的情况下，通信链路断开，从而导致典型车载网络的各种典型交换机之间没有通信或导致通信有缺陷和不可靠。因此，存在如何在链路故障期间在典型车载网络的各种典型交换机之间无缝传输数据而不影响典型车载网络的整体性能的技术问题。
因此，根据上述讨论，需要克服与传统通信链路相关的上述缺点。
发明内容
本发明提供了一种用于通信链路的两端的通信接口。本发明还提供了一种具有通信接口的通信网络和一种在多通道通信链路上进行无缝数据通信的方法。本发明提供了一种解决现有问题的方案，即如何在链路故障期间在典型车载网络的各种典型交换机之间无缝传输数据而不影响典型车载网络的整体性能。本发明的目的是提供一种方案，该方案至少部分克服了现有技术中遇到的问题，并提供一种改进的通信接口，这种改进的通信接口即使在通道故障的情况下也在通信链路的两端提供无缝数据通信。本发明还提供了一种具有改进的通信接口的通信网络，该通信网络即使在通道故障的情况下也表现出完美和可靠的通信，以及一种在多通道通信链路上进行无缝数据通信的方法。
本发明的一个或多个目的是通过所附独立权利要求中提供的方案实现的。本发明的有利实现方式在从属权利要求中进一步定义。
在一个方面中，本发明提供了一种用于通信链路的第一端处的通信接口，所述通信链路包括数量大于或等于两个的多个通信通道。所述通信接口还包括逻辑，所述逻辑用于与所述通信链路的第二端处的另一个通信接口协作，以通过所述通信通道中的一个唤醒通信通道向所述第二端发送数据。所述通信通道中的至少一个休眠通信通道处于睡眠模式中，在所述睡眠模式中，所述至少一个休眠通信通道不能发送任何数据，所述逻辑还用于：存储所述唤醒通信通道的通信通道状态，并且当检测到所述唤醒通信通道的所述通信通道状态已经更改为所述第一确定状态时，执行以下操作。所述逻辑还用于：停止通过所述唤醒通信通道发送数据；将所述休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道；通知所述第二端处的通信接口：所述新的唤醒通信通道将用于发送数据；通过所述新的唤醒通信通道向所述第二端发送数据。
所公开的通信接口在所述通信链路的所述第一端与所述第二端之间提供无缝数据通信，即使在通道故障的情况下也是如此。此外，所述通信接口处的所述逻辑用于早期检测所述多个通信通道中的一个通信通道的第一确定状态，并相应地向所述通信链路的所述第一端和所述第二端处的所述通信接口中的每个通信接口通信关于所述通信通道具有所述第一确定状态，并通过使用其它通信通道无缝地保持所述数据通信。所述第一端处的所述通信接口用于通过使所有所述通信通道处于操作模式，以全数据速率和提高的带宽向所述第二端处的所述另一个通信接口发送数据。此外，所述第二端处的所述另一个通信接口用于以低数据速率向所述第一端处的所述通信接口发送数据，因此，不需要同时操作所有通信通道。相反，仅仅一个通信通道就足以从所述第二端发送数据，从而降低功耗，实现更高能效。因此，将一个通信通道用作唤醒通信通道，其余通信通道用于保持处于睡眠模式，以节省能源。如果唤醒通信通道转为故障通道，则将设置为睡眠模式的通信通道中的一个更改为用于数据通信的新的唤醒通信通道。因此，数据将从通信接口无缝传输到另一个通信接口。此外，只要存在至少一个唤醒通信通道(即，一个无故障通信通道)，数据传输就在第一端与第二端之间无缝进行。
在一种实现方式中，对于所有所述唤醒通信通道和所有所述休眠通信通道中的每个给定通信通道，还包括：缓冲区，用于接收待通过所述给定通信通道发送到所述第二端处的所述另一个通信接口中的对应缓冲区的数据；门，用于打开或关闭待通过所述给定通信通道发送到所述第二端处的所述另一个通信接口中的所述对应缓冲区的数据的所述缓冲区中的输入，所述逻辑用于根据所述给定通信通道的所述通信通道状态控制所述门。
借助于使用对应于每个通信通道的缓冲区和门，在通信链路的两端之间获得可靠且高速的数据通信。
在另一种实现方式中，所述缓冲区用于接收通过所述给定通信通道从所述第二端处的所述另一个通信接口中的所述对应缓冲区发送的数据，所述门用于打开或关闭通过所述给定通信通道接收的所述数据的输出，所述逻辑用于根据所述给定通信通道的所述通信通道状态控制所述门。
在另一种实现方式中，所述逻辑还用于将数据帧拆分为对应于所述多个唤醒通信通道的多个子帧，待通过所述唤醒通信通道发送的所述数据是所述子帧中的一个子帧。
借助于将数据帧拆分为多个子帧，可以获得高速数据通信。
在另一种实现方式中，待通过所述唤醒通信通道发送的所述数据是控制消息，所述控制消息包括用于控制位于所述第二端处并连接到所述第二端处的另一个通信接口的设备的工作的控制信息。
借助于使用控制消息，位于第二端处的设备可以用于维护模式或维修模式。
在另一种实现方式中，所述逻辑还用于：当检测到所述唤醒通信通道的所述通信通道状态已经更改为第二确定状态时，将所述休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道；通知所述第二端处的所述通信接口：所述新的唤醒通信通道将用于发送数据；通过所述唤醒通信通道和所述新的唤醒通信通道向所述第二端发送数据。
借助于通过所述唤醒通信通道和所述新的唤醒通信通道向所述第二端发送数据，将实现从通信接口到另一个通信接口的无缝数据传输。
在另一个方面中，本发明提供了一种通信网络，该通信网络包括位于通信链路的第一端处的第一节点和位于通信链路的第二端处的第二节点，所述通信链路包括数量大于或等于两个的多个通信通道，所述第一节点和第二节点各自包括通信接口。
通信网络提供第一节点与第二节点之间的无缝数据通信，即使在第一节点与第二节点之间的通信链路的多个通道发生通道故障的情况下也是如此。无缝数据通信是通过在第一节点和第二节点中的每个节点处包括公开的通信接口而获得的。
在一种实现方式中，所述通信网络是车载通信网络。
车载通信网络在通道发生故障的情况下表现出多千兆比特通信和无缝数据通信。
在又一个方面中，本发明提供了一种在通信链路上进行通信的方法，该通信链路包括数量大于或等于两个的多个通信通道，并具有第一端和第二端。所述方法包括通过所述通信通道中的一个唤醒通信通道从所述第一端向所述第二端发送数据，所述通信通道中的至少一个休眠通信通道处于睡眠模式中，在所述睡眠模式中，至少一个休眠通信通道不能发送任何数据。所述方法还包括：在所述第一端处存储所述唤醒通信通道的通信通道状态；在所述第一端处检测到所述唤醒通信通道的所述通信通道状态已经更改为第一确定状态，并且当在所述第一端处检测到所述唤醒通信通道的所述通信通道状态已经更改为所述确定状态时：停止通过所述唤醒通信通道发送数据；将所述休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道；通知所述第二端处的所述通信接口：所述新的唤醒通信通道将用于发送数据；通过所述新的唤醒通信通道向所述第二端发送数据。
所述方法实现了本发明通信接口的所有优点和技术效果。
应理解，可以组合所有上述实现方式。
需要说明的是，本申请中描述的所有设备、元件、电路、单元和模块可以在软件或硬件元件或其任何类型的组合中实现。本申请中描述的各种实体执行的所有步骤以及所描述的将由各种实体执行的功能旨在表明相应的实体用于执行相应的步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，外部实体执行的具体功能或步骤没有在执行具体步骤或功能的实体的具体详述元件的描述中反映，但是技术人员应清楚，这些方法和功能可以通过相应的硬件或软件元件或其任何组合实现。可以理解的是，本发明的特征易于以各种组合进行组合，而不脱离由所附权利要求书所定义的本发明的范围。
本发明的附加方面、优点、特征和目的从附图和结合以下所附权利要求书解释的说明性实现方式的详细描述中变得显而易见。
附图说明
当结合附图阅读时，可以更好地理解以上发明内容以及说明性实施例的以下详细描述。为了说明本发明，本发明的示例性结构在附图中示出。但是，本发明不限于本文公开的具体方法和工具。此外，本领域技术人员应理解，附图不是按比例绘制的。在可能的情况下，相同的元件用相同的数字表示。
现在参考下图仅作为示例来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是本发明的实施例提供的放置在通信链路的第一端处的第一节点与放置在通信链路的第二端处的第二节点之间的无缝数据通信的网络图；
图2A示出了本发明的实施例提供的与第一端和第二端的通信接口相关联的各种子块之间的通信；
图2B示出了本发明的另一个实施例提供的与第二端和第一端的通信接口相关联的各种子块之间的通信；
图2C示出了本发明的又一个实施例提供的与第一端和第二端的通信接口相关联的各种子块之间的通信；
图3是本发明的实施例提供的描述两个物理健康寄存器之间的交互过程的序列图；
图4是本发明的实施例提供的在包括多个通信通道的通信链路上进行通信的方法的流程图。
在附图中，带下划线的数字用于表示带下划线的数字所在的项目或与带下划线的数字相邻的项目。不带下划线的数字与由将不带下划线的数字与项目关联的线标识的项目有关。当一个数字不带下划线并具有关联的箭头时，不带下划线的数字用于标识箭头指向的一般项目。
具体实施方式
以下详细描述说明了本发明的实施例以及可以实现这些实施例的方式。虽然已经公开了实施本发明的一些模式，但本领域技术人员应认识到，也可以存在用于实施或实践本发明的其它实施例。
图1是本发明的实施例提供的放置在通信链路的第一端处的第一节点与放置在通信链路的第二端处的第二节点之间的无缝数据通信的网络图。参考图1，示出了包括第一节点102A和第二节点104A的通信网络100。第一节点102A位于通信链路106的第一端102处，第二节点104A位于通信链路106的第二端104处。通信链路106包括多个通信通道108A-108N，其数量大于或等于两个。第一节点102A包括通信接口110，第二节点104A包括另一个通信接口112。还示出了逻辑114、连接到第一节点102A和第二节点104A的多个传感器，例如第一传感器116A、第二传感器116B、第三传感器116C和第四传感器116D。此外，在第二节点104A与电子控制单元120之间存在通信链路118。
通信网络100在第一节点102A与第二节点104A之间提供无缝数据通信。即使在通信链路106的多个通信通道108A-108N中的一个通道发生故障的情况下，通信网络100也保持第一节点102A与第二节点104A之间的通信。传统上，如果多个通道中的任何一个通道发生故障，则典型通信网络的典型节点之间没有通信。即使通道发生故障，本发明的通信网络100以提高的带宽在第一节点102A与第二节点104A之间提供通信。在一种实现方式中，通信网络100是车载通信网络。通信网络100包括介质(有线或无线或光学介质)，通过该介质，各种控制单元或组件彼此通信，这些控制单元或组件例如具有通信接口110的第一节点102A、具有另一个通信接口112的第二节点104A、多个传感器、电子控制单元120。用于通信网络100的有线和无线通信协议的示例可以包括但不限于车辆区域网络(vehicle areanetwork，VAN)、CAN总线、家用数字总线(domestic digital bus，D2B)、时间触发协议(time-triggered protocol，TTP)、FlexRay、IEEE 1394、内部集成电路(inter-integratedcircuit，I2C)、设备间总线(inter equipment bus，IEBus)、汽车工程师协会(Society ofAutomotive Engineers，SAE)J1708、SAE J1939、国际标准化组织(internationalorganization for standardization，ISO)11992、ISO 11783、面向媒体的系统传输(mediaoriented systems transport，MOST)、MOST25、MOST50、MOST150、塑胶光纤(plasticoptical fiber，POF)、电力线通信(power-line communication，PLC)、串行外设接口(serial peripheral interface，SPI)总线和/或本地互连网络(local interconnectnetwork，LIN)。
第一节点102A和第二节点104A中的每个节点对应于交换机。例如，第一节点102A也可以称为第一交换机(也表示为SW1)，第二节点104A也可以称为第二交换机(也表示为SW2)。第一节点102A和第二节点104A的其它示例可以包括但不限于路由器、发送器、接收器、发送设备、接收设备、收发器等。
第一节点102A和第二节点104A中的每个节点分别位于通信链路106的第一端102和第二端104处。通信链路106是全双工链路。这意味着，第一节点102A和第二节点104A中的每个节点可以用于通过通信链路106同时发送和接收数据。此外，根据用例，第一节点102A与第二节点104A之间的通信链路106可以是有线的或无线的，或者本质上是光学的。第一节点102A与第二节点104A之间的通信链路106是多通道通信链路，因此，通信链路106可以提供25千兆(Giga，G)比特/秒、50Gbit/s、100Gbit/s或超过100Gbit/s的数据速率。在通信网络100中，通信链路106包括N个通信通道108A-108N。此外，通信网络100通过通信链路106提供100Gbit/s的数据速率。但是，在另一种实现方式中，通信通道108A-108N的数量可多达N个通道。通信链路106的示例可以包括但不限于无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)通信链路、局域网(local area network，LAN)通信链路、无线个人局域网(wireless personalarea network，WPAN)通信链路、无线局域网(wireless local area network，WLAN)通信链路、无线广域网(wireless wide area network，WWAN)通信链路、云网络通信链路、长期演进(long-term evolution，LTE)网络通信链路、城域网(metropolitan area network，MAN)通信链路和/或互联网。
第一节点102A和第二节点104A分别包括通信接口110和另一个通信接口112。第一节点102A处的通信接口110用于与第二节点104A处的另一个通信接口112协作，以便通过通信链路106发送数据帧，例如图2A中详细描述。通信接口110和另一个通信接口112中的每个通信接口的示例可以包括但不限于天线、远程信息单元、射频(radio frequency，RF)收发器、一个或多个放大器、一个或多个振荡器、数字信号处理器、编解码器(coder-decoder，CODEC)芯片组和/或用户标识模块(subscriber identity module，SIM)卡。
通信接口110包括逻辑114，该逻辑114用于与通信链路106的第二端104处的另一个通信接口112协作。在一个示例中，逻辑114对应于转码器和解复用器的组合。逻辑114的示例可以包括但不限于微控制器、微处理器、中央处理单元(central processing unit，CPU)、复杂指令集计算(complex instruction set computing，CISC)处理器、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)处理器、精简指令集(reducedinstruction set，RISC)处理器、超长指令字(very long instruction word，VLIW)处理器、数据处理单元和其它处理器或控制电路。
在通信网络100中，第一传感器116A、第二传感器116B和第四传感器116D中的每个传感器都连接到第一节点102A，第三传感器116C连接到第二节点104A。第一传感器116A、第二传感器116B、第三传感器116C和第四传感器116D中的每个传感器连接在第一节点102A和第二节点104A的一个或多个物理层处。例如，第一传感器116A、第二传感器116B和第四传感器116D中的每个传感器连接在第一节点102A的物理层(分别由P1、P2和P4表示)，并且每个连接提供25Gbit/s的数据速率。类似地，第三传感器116C连接在第二节点104A的物理层(也由P3表示)处，并提供25Gbit/s的数据速率。第一节点102A和第二节点104A分别通过第一节点102A和第二节点104A的物理层(P3、P1)之间的通信链路106连接。第一传感器116A、第二传感器116B、第三传感器116C和第四传感器116D中的每个传感器的示例可以包括但不限于相机、无线电探测和测距(radio detection and ranging，RADAR)、光探测和测距(lightdetection,and ranging，LiDAR)、全球导航卫星系统(global navigation satellitesystem，GNSS)接收器、行车记录仪等。
第二节点104A与电子控制单元120之间的通信链路118对应于第一节点102A与第二节点104A之间的通信链路106。电子控制单元120包括适当的逻辑、电路、接口和/或代码，这些逻辑、电路、接口和/或代码用于根据从第一节点102A和第二节点104A接收的数据监控和优化多个传感器的性能。
在一个方面中，本发明提供了一种通信网络100，该通信网络100包括位于通信链路106的第一端102处的第一节点102A和位于通信链路106的第二端104处的第二节点104A，所述通信链路106包括数量大于或等于两个的多个通信通道108A-108N，第一端102和第二节点104A各自包括通信接口110。通信网络100在第一节点102A与第二节点104A之间提供无缝数据通信。即使在通信链路106的多个通信通道108A-108N的通道发生故障的情况下，通信网络100也保持第一节点102A与第二节点104A之间的无缝数据通信。即使通道发生故障，通信网络100在多通道系统中的非对称通信模式下以部分降低的数据速率在第一节点102A与第二节点104A之间提供无缝数据通信。
根据实施例，所述通信网络100是车载通信网络。因此，通信网络100对于车载网络的各种交换机之间的通信是有用的。车载通信网络在通道发生故障的情况下表现出多千兆比特通信和无缝数据通信。
图2A示出了本发明的实施例提供的与第一端和第二端的通信接口相关联的各种子块之间的通信。结合图1的元件描述图2A。参考图2A，示出了电路架构200A，该电路架构200A示出了与(图1的)通信网络100的第一节点102A的通信接口110和第二节点104A的另一个通信接口112相关联的各种子块之间的通信。电路架构200A示出了通信接口110用于通信链路106的第一端102处，而另一个通信接口112用于通信链路106的第二端104处。通信链路106包括N个通信通道108A-108N。还示出了传感器206、交换机208、介质访问控制(mediumaccess control，MAC)层210A、数据帧212、介质无关接口(medium independentinterface，MII)层214A、另一个介质访问控制(medium access control，MAC)层210B和另一个介质无关接口(medium independent interface，MII)层214B。
通信接口110包括物理编码子层(physical coding sublayer，PCS)202和物理介质附加(physical medium attachment，PMA)204。通信接口110处的PCS 202包括转码器216、具有多个门220(也表示为G1、G2、G3、……、Gn)的解复用器218、多个缓冲区222和编码操作、管理和维护(operation,administration,and management，OAM)块230A。还示出了物理健康寄存器228A，该物理健康寄存器228A可以被PCS 202和PMA 204访问。通信接口110处的PMA 204包括多个前向纠错(forward error correction，FEC)块224、多个发送器/接收器模拟前端(transmitter/receivers analog front end，TX/RX-AFE)226、OAM帧232A、解码OAM块234A和控制状态机236A。
类似地，另一个通信接口112还包括物理编码子层(图2A中未示出)和物理介质附加(图2A未示出)。另一个通信接口112包括物理健康寄存器228B，该物理健康寄存器228B可被另一个通信接口112的PCS和PMA访问。还示出了编码OAM块230A、OAM帧232B、解码OAM块234B和控制状态机236B。另一个通信接口112还包括多个发送器/接收器模拟前端(transmitter/receivers analog front end，TX/RX-AFE)238、多个前向纠错(forwarderror correction，FEC)块240、多个缓冲区242、多个门244、多路复用器246和码转换器248。
多个门220、通信接口110的PCS 202处的多个缓冲区222和多个门244、另一个通信接口112的PCS处的多个缓冲区242中的每个缓冲区都由虚线框表示，该虚线框仅用于说明目的，不形成电路的一部分。类似地，通信接口110的PMA 204处的多个FEC块224、多个TX/RX-AFE 226以及另一个通信接口112的PMA处的多个TX/RX-AFE 238和多个FEC块240中的每一个也用虚线框表示，该虚线框仅用于说明目的，不构成电路的一部分。
如图2A所示，传感器206用于向交换机208发送数据，这也称为上行数据通信。考虑到高带宽要求，从传感器206到交换机208的数据通信需要全数据速率。因此，多个通信通道108A-108N中的每个通信通道被用作唤醒通信通道。此外，根据用例，通信接口110的多个TX/RX-AFE 226和另一个通信接口112的多个TX/RX-AFE 238中的每一个可以用作发送器和接收器。因此，通信接口110和另一个通信接口112中的每个通信接口可以用于充当发送器和接收器，或者更好地，充当收发器。因此，通信接口110(或收发器)能够将数据帧212发送到另一个通信接口112，以及从另一个通信接口112接收数据帧212(或任何其它数据帧)。
本发明提供了用于通信链路106的第一端102处的通信接口110，所述通信链路106包括数量大于或等于两个的通信通道108A-108N。通信接口110包括逻辑114，该逻辑114用于与通信链路106的第二端104处的另一个通信接口112协作，以通过所述通信通道108A-108N中的一个唤醒通信通道向第二端104发送数据。通信接口110还包括所述通信通道108A-108N中的至少一个休眠通信通道，该休眠通信通道处于睡眠模式，在睡眠模式中，该至少一个休眠通信通道不能发送任何数据。换句话说，通信链路106包括第一端102和第二端104，例如通信接口110设置在通信链路106的第一端102处，另一个通信接口112设置在通信链路106的第二端104处。通信链路106包括用于从第一端102向第二端104发送数据(反之亦然)的多个通信通道108A-108N。在一种实现方式中，通信链路106的第一端102用于通过MAC层210A从传感器206接收数据帧212形式的数据。此后，数据帧212由通信接口110的逻辑114接收。逻辑114用于与另一个通信接口112协作，使得逻辑114可以通过所述通信通道108A-108N中的一个唤醒通信通道向第二端104发送数据帧212。例如，如果通信通道108A是唤醒通信通道，通信通道108B-108N是休眠通信通道，则逻辑114通过通信通道108A向第二端104发送数据。由于通信链路106包括一个唤醒通信通道。因此，将存在从通信接口110到另一个通信接口112的无缝数据传输。此外，通信链路106用于以全数据速率和提高的带宽将数据从第一端102发送到第二端104。在一个示例中，通信通道108B是一个休眠通信通道。在另一个示例中，存在一个以上的休眠通信通道，例如通信通道108B、108C，并且通信通道108N之前的其它后续通信通道是休眠通信通道。或者，通信通道108B-108N中的至少一个休眠通信通道处于睡眠模式(即，不能发送任何数据)。因此，在另一种实现方式中，通信链路106也可以以低数据速率从第二端104向第一端102发送数据，因为不需要操作所有的通信通道108A-108N。相反，仅一个通信通道(例如，通信通道108A)就足够了，这样降低了总体功耗。在电路架构200A中，描述了从传感器206到交换机208的数据传输，并且物理层(例如P1、P2和P4)的对应子块也被启用以促进全数据速率。
逻辑114还用于存储所述唤醒通信通道的通信通道状态，并且当检测到所述唤醒通信通道的通信通道状态已经更改为第一确定状态时，进行以下操作。逻辑114还用于停止通过唤醒通信通道发送数据，并将休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道。逻辑114还用于通知第二端104处的另一个通信接口112：新的唤醒通信通道将用于发送数据，并通过新的唤醒通信通道向第二端发送数据。在一种实现方式中，通信通道108A充当唤醒通信通道(或活跃)，通信通道108B-108N充当休眠通信通道(或非活跃)。此外，逻辑114用于存储所述唤醒通信通道(例如通信通道108A)的通信通道状态。在一个示例中，通信通道状态对应于唤醒通信通道的通信通道健康和可用性。因此，如果通信通道108A的通信通道状态更改为第一确定状态，例如图2C中进一步示出和详细描述，则逻辑114将检测到该第一确定状态。因此，通信接口110的逻辑114有利于早期检测通信通道108A的第一确定状态。在一个示例中，第一确定状态表示信噪比的误差、误码率的误差，以及电源电压的未知状态、本地/远程通信链路状态的未知状态以及环回模式测试的未知状态。在一个示例中，第一确定状态通过物理健康寄存器228A中的“--”符号表示。此后，通信通道108A的第一确定状态(例如，“--”)与第二端104处的另一个通信接口112共享。此外，如果通信接口110和另一个通信接口112都同意将通信通道108A的通信链路状态更改为第一确定状态，则通信接口110的逻辑114不通过通信通道108A发送数据。逻辑114还用于将通信通道108B从休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道。之后，逻辑114通知另一个通信接口112：新的唤醒通信通道(即，通信通道108B)将用于从第一端102向第二端104发送数据。
逻辑114还用于通过新的唤醒通信通道(例如通过通信通道108B)将数据从第一端102发送到第二端104。因此，通信接口110的逻辑114使得在通道故障的情况下将数据从第一端102无缝发送到第二端104。
在一种实现方式中，逻辑114还用于存储通信通道108B的通信通道状态。例如，如果通信通道108B的通信通道状态更改为第一确定状态，则通信接口110的逻辑114不通过通信通道108B发送数据。此外，逻辑114还用于将通信通道108C从休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道。此后，将新的唤醒通信通道(即，通信通道108C)的通信通道状态通知给第二端104处的另一个通信接口112：通信通道108C将用于从第一端102向第二端104发送数据。最后，逻辑114用于通过新的唤醒通信通道(例如通过通信通道108C)将数据从第一端102发送到第二端104。因此，一旦检测到唤醒通信通道的第一确定状态，通信接口110的逻辑114将检测第一确定状态并相应地采取行动。有益的是，只要存在至少一个唤醒通信通道(即，一个无故障通信通道)，数据传输就在第一端102的第一节点102A与第二端104的第二节点104A之间无缝地进行。
根据实施例，所述逻辑114还用于将数据帧212拆分为对应于所述多个唤醒通信通道的多个子帧，待通过所述唤醒通信通道发送的所述数据是所述多个子帧中的一个子帧。在一个示例中，逻辑114包括转码器216和解复用器218。此外，转码器216用于从传感器206接收数据帧212。转码器216用于通过MAC层210A和介质无关接口层214A接收数据帧212。此后，转码器216将数据帧212传递给解复用器218，该解复用器218用于将数据帧212拆分为对应于所述通信通道中的多个唤醒通信通道的多个子帧。例如，在电路架构200A中，使用多个通信通道108A-108N中的每个通信通道，因此，数据帧212被拆分为N个子帧(例如，F1至Fn)。此后，多个通信通道108A-108N中的每个通信通道用于将N个子帧(即F1至Fn)从第一端102发送到第二端104。借助于使用多个子帧，可以获得高速通信。
根据实施例，对于所有唤醒通信通道和所有休眠通信通道中的每个给定通信通道，通信接口110还包括缓冲区，该缓冲区用于接收待通过给定通信通道发送到第二端104处的另一个通信接口112中的对应缓冲区的数据。通信接口110还包括门，该门用于打开或关闭待通过给定通信通道发送到第二端104处的另一个通信接口112中的对应缓冲区的数据的缓冲区中的输入。逻辑114用于根据给定通信通道的通信通道状态控制门。在一种实现方式中，转码器216从MAC层210A接收数据帧212，其中，数据帧212包括固定大小的数据。此后，转码器216出于控制目的并且根据给定通信通道的通信通道状态(即，多个通信通道的可用性和功能)在数据帧212中添加前几个比特。此后，逻辑114的解复用器218用于将数据帧212拆分为多个子帧，这些多个子帧进一步由多个缓冲区222通过多个门220接收。在一个示例中，子帧的数量等于门220的数量，例如对于N个门(即G1至Gn)，存在N个子帧(即F1至Fn)。多个门220还由逻辑114基于每个通信通道108A-108N的通信通道状态控制。例如，如果通信通道状态显示所有通信通道108A-108N都是唤醒通信通道，则逻辑114用于打开对应于每个通信通道108A-108N的多个门220，使得多个缓冲区222中的对应缓冲区可以接收多个子帧。但是，在另一种实现方式中，如果通信通道状态示出只有通信通道108A是唤醒通信通道，通信通道108B是休眠通信通道，则逻辑114用于打开对应于通信通道108A的门(即G1)，关闭对应于通信通道108B的门(即G2)。因此，对应于通信通道108A的缓冲区可以接收多个子帧F1至Fn，而对应于通信通道108B的缓冲区将不接收任何子帧。
在一种实现方式中，进入到多个缓冲区222中的每个缓冲区的每个子帧将由索引Tkn编码，其中，k是指使子帧进入多个缓冲区222中的每个缓冲区的门标识(identification，ID)，n是指数据帧212标识(identification，ID)，数据帧212是整数，可以在溢出后重置和重复。例如，对应于通信通道108A的帧F1由索引T11编码，对应于通信通道108B的帧F1由索引T21编码，并且对于后续通信通道类似。
在另一种实现方式中，多个子帧通过通信通道108A-108N中的每个通信通道的管道数据表示，其中，管道数据的大小等效于多个FEC块224的帧输入，所述多个FEC块224用于对接收到的输入进行编码。例如，如果存在N个帧输入，则管道数据的大小也将为N个。此外，如果对应于通信通道108A-108N中的一个的管道数据被填充，则子帧由对应的FEC块接收。例如，如果对应于通信通道108A的管道数据被填充，则对应的子帧从多个FEC块224发送到对应的FEC块，并且对于后续通信通道类似。在一种实现方式中，多个FEC块224中的每个FEC块还从OAM帧232A接收OAM消息，其中，OAM消息通过编码OAM块230A从物理健康寄存器228A接收。因此，多个FEC块224用于将多个子帧连同OAM消息编码到其帧中。之后，作为线路编码的一部分，多个比特被映射到符号中。此外，多个FEC块224中的每个FEC块的输出还被发送到解码OAM块234A，以及从多个TX/RX-AFE226发送到对应的发送器/接收器模拟前端。
解码OAM块234A的输出还由物理健康寄存器228A接收。物理健康寄存器228A用于存储本地和远程物理层(例如，通信链路106的第一端102和第二端104的物理层)、通信链路106的状态(例如，信噪比(signal-to-noise-ratio，SNR)、误码率(bit error rate，BER))、通信链路106的健康状况(或电缆健康，例如开路或短路)、FEC错误和加扰器以及同时工作的多个通信通道108的标识。如图2A所示，物理健康寄存器228A通过不同的符号表示给定通信通道的通信通道状态。例如，物理健康寄存器228A的第一符号“+”表示给定通信通道处于良好的健康状态，物理健康寄存器228A的第二符号“-”(此处也称为第二确定状态)表示由于信噪比的错误，给定通信通道处于非良好的健康状态。此外，物理健康寄存器228A的第三符号“--”(此处也称为第一确定状态)表示由于信噪比、误码率、未知电源电压、未知本地/远程链路状态和未知环回模式中的错误，给定通信通道处于非良好的健康状态。类似地，物理健康寄存器228A的第四符号“---”表示给定的通信通道被断开(或通道变成故障状态)。
此后，向编码OAM块230A发送物理健康寄存器228A的输出，所述编码OAM块230A用于借助从控制状态机236A接收的信号对OAM消息进行编码。在一个示例中，编码OAM块230A由两种类型的OAM消息组成，即OAM公共消息和通道特定OAM消息。在一个示例中，OAM公共消息的比率为2:0，OAM公共消息包括八(8)个不同的公共消息组合，以通知多个通信通道108A-108N。类似地，通道特定OAM消息的比率为8:3，并且通道特定OAM消息包括六十四(64)个不同的消息组合，以通知单个通信通道。此外，OAM公共消息对所有通信通道都是通用的，而通道特定的OAM消息仅针对一个通信通道。
此外，编码OAM块230A(即，OAM公共消息或通道特定OAM消息)的输出还被发送到多个FEC块224。换句话说，在多个TX/RX-AFE 226处编码FEC帧期间，OAM消息还被附在多个FEC块224的FEC帧上，并且基于多个通信通道108A-108N中的每个通信通道的通信通道状态连续重复该过程。此后，多个TX/RX-AFE 226将OAM消息和多个FEC块224中的每个FEC块的输出通过通信通道108A-108N从第一端102发送到第二端104。
此后，多个子帧(或符号)由第二端104的多个TX/RX-AFE 238接收和处理。接收到的子帧还被从多个FEC块240传递到对应的FEC块，所述多个FEC块240用于对多个子帧中的每个子帧进行解码。因此，FEC数据和OAM消息(即OAM公共消息或通道特定OAM消息)被分离。换句话说，OAM消息从FEC帧中恢复，这有利于确定通信通道状态。OAM消息(包括公共消息或通道特定消息)还进入解码OAM块234B。解码OAM块234B的输出还连接到物理健康寄存器228B，其中，OAM消息的比特存储在物理健康寄存器228B(或存储器)内的对应空间中。换句话说，OAM消息(或相关OAM消息)在解码后在本地解译并存储在物理健康寄存器228B中。此外，如果需要，将基于OAM消息采取必要的动作。物理健康寄存器228A和228B有利于通过OAM消息定期相互通信关于通信通道108A-108N的可用性。
此外，多个FEC块240中的每个FEC块的输出还进入对应缓冲区的每个管道数据。因此，多个缓冲区222中的每个缓冲区以高数据速率将多个子帧从第一端102的通信接口110发送到第二端104的另一个通信接口112中的多个缓冲区242种的对应缓冲区。多个缓冲区242中的每个缓冲区的输出进一步传递通过多个门244中的对应门，通过多路复用器246，并最终由码转换器248接收。码转换器248用于从接收到的数据中删除添加的控制信号。因此，有效数据(或数据帧212)可以由码转换器248在第二端104正确解码。接收到的数据通过介质无关接口层214B传递到MAC层210B。在一个示例中，在多个TX/RX-AFE 226和多个TX/RX-AFE 238处打开门244的顺序与在第一端102(即发送器端)处完成的顺序相同。
根据另一实施例，待通过唤醒通信通道发送的数据是包括控制信息的控制消息，该控制消息将用于控制位于第二端104处并连接到所述第二端104处的另一个通信接口112的设备的工作。或者，逻辑114最初从MAC层210A获取固定大小的数据。此后，逻辑114为控制目的添加包括控制信息的控制消息的前几个比特。控制消息用于控制位于第二端104处的设备，例如交换机208。由于设备连接到另一个通信接口112，因此，另一个通信接口112用于使设备进入维护或维修模式，并且还用于更改设备的配置参数。
根据一个实施例，当检测到所述唤醒通信通道的通信通道状态已经更改为第二确定状态时，进一步配置逻辑114。逻辑114还用于将休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道，并通知第二端104处的另一个通信接口112：新的唤醒通信通道将用于发送数据。逻辑114还用于通过唤醒通信通道和新的唤醒通信通道向第二端104发送数据。在一个示例中，如果通信通道108A是唤醒通信通道，并且通信通道108B是休眠通信通道。此外，如果逻辑114检测到通信通道108A的通信通道状态更改为第二确定状态(即，信噪比错误)。则只要通信通道状态不劣化到第二确定状态以下，逻辑114就使用通信通道108A。此外，逻辑114将通信通道108B更改为新的唤醒通信通道。因此，存在唤醒通信通道(即，具有第二确定状态的通信通道108A)和新的唤醒通信通道(即，处于健康状态的通信通道108B)。此后，逻辑114通知第二端104处的另一个通信接口112：通信通道108B也将用于与通信通道108A一起发送数据。此外，逻辑114通过通信通道108B和通信通道108A将数据发送到第二端104。借助于使用唤醒通信通道以及新的唤醒通信通道将数据从通信接口110发送到另一个通信接口112，这将是无缝的数据传输。在一个示例中，逻辑114还用于监控所述唤醒通信通道的通信通道状态并将其更新到另一个通信接口112。
因此，所公开的通信接口110提供通信链路106的第一端102与第二端104之间的无缝数据通信，即使在通道故障的情况下也是如此。此外，通信接口处的逻辑用于早期检测所述通信通道108A-108N中的一个通信通道的第一确定状态，并相应地向通信链路106的第一端102和第二端104处的通信接口110和112中的每个通信接口通信关于通信通道具有第一确定状态，并通过使用其它通信通道无缝地保持数据通信。第一端102处的通信接口110用于通过使所有通信通道108A-108N处于操作模式，以全数据速率和提高的带宽向第二端104处的另一个通信接口112发送数据。此外，第二端104处的另一个通信接口112用于以低数据速率向第一端处的通信接口110发送数据，因此，不需要同时操作所有通信通道108A-108N。相反，仅仅一个通信通道就足以从第二端104发送数据，从而降低功耗和获得更高的能效。因此，将一个通信通道用作唤醒通信通道，其余通信通道用于保持处于睡眠模式，以节省能源。如果唤醒通信通道变为故障通道，则设置处于睡眠模式的通信通道中的一个通信通道被更改为新的唤醒通信通道，用于数据通信。因此，数据将从通信接口110无缝且非对称地发送到另一个通信接口112，或者反之亦然。此外，只要存在至少一个唤醒通信通道(即，一个无故障通信通道)，数据传输就在第一端102与第二端104之间无缝地进行。借助于提供可变数据速率，通信接口110和另一个通信接口112中的每个通信接口可以用于电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)标准，即IEEE802.3cy，用于提供25/50/100Gbit/s。
图2B示出了本发明的另一个实施例提供的与第二端和第一端的通信接口相关联的各种子块之间的通信。结合图1和图2A的元件描述图2B。参考图2B，示出了电路架构200B，该电路架构200B示出了与(图1的)通信网络100的第一节点102A的通信接口110和第二节点104A的另一个通信接口112相关联的各种子块之间的通信。
如图2B所示，交换机208用于向传感器206发送数据，也称为下行数据通信。示出了通信通道108A是唤醒通信通道，而通信通道108B-108N是休眠通信通道。因此，通信链路106用于以低数据速率从第二端104向第一端102发送数据，因为不需要操作所有的通信通道108A-108N。相反，仅一个通信通道(例如通信通道108A)就足以用于数据通信，这降低了功耗并获得更高的能效。
根据另一实施例，缓冲区用于接收通过给定通信通道从第二端104处的另一个通信接口112中的对应缓冲区发送的数据，并且门用于打开或关闭通过给定通信通道接收的数据的输出，逻辑114用于根据给定通信通道的通信通道状态控制门。在一种实现方式中，码转换器248(充当转码器)从另一个通信接口112的MAC层210B接收数据。此后，解复用器260将数据帧212拆分为多个子帧，这些多个子帧还由多个缓冲区242通过多个门244接收。多个子帧还由多个FEC块240接收，其中，多个FEC块240还通过编码OAM块230B和OAM帧232B从物理健康寄存器228B接收OAM消息。此外，每个FEC编码器的输出还被发送到解码OAM块234A，以及从多个TX/RX-AFE 226发送到对应的TX/RX-AFE。此后，多个TX/RX-AFE 256将OAM消息和多个FEC块224的输出通过通信通道108A-108N从第二端104发送到第一端102。
此后，多个子帧(或符号)由第一端102的多个TX/RX-AFE 226接收和处理。此外，接收到的子帧还被从多个FEC块224传递到对应的FEC块，所述多个FEC块224用于对多个子帧中的每个子帧进行解码。因此，FEC数据和OAM消息分离(或从FEC帧中恢复OAM消息)。此外，OAM消息还进入解码OAM块234A，解码OAM块234A的输出还连接到物理健康寄存器228A，其中，OAM消息的比特存储在物理健康寄存器228A(或存储器)中的对应空间中。
此外，多个FEC块224中的每个FEC块的输出还进入多个缓冲区222中的对应缓冲区的每个管道数据。每个缓冲区的输出还传递通过多个门220，其中，多个门220还由逻辑114基于每个通信通道108A-108N的通信通道状态控制。例如，如果通信通道状态示出只有通信通道108A是唤醒通信通道，并且通信通道108B-108N是休眠通信通道，则逻辑114用于打开对应于通信通道108A的门(即G1)，并关闭对应于通信通道108B-108N的门(即G2)。因此，只有对应于通信通道108A的缓冲区可以将多个子帧发送到解复用器218，而对应于通信通道108B-108N的缓冲区将不能将多个子帧发送到解复用器218。此后，多个子帧最终由转码器216(充当码转换器)接收，该转码器216用于从接收到的多个子帧(或数据)中删除添加的控制信号。此外，多个子帧形式的接收到的数据通过介质无关接口层214A传递到MAC层210A。
图2C示出了本发明的另一个实施例提供的与第一端和第二端的通信接口相关联的各种子块之间的通信。结合图1、图2A和图2B的元件描述图2C。参考图2C，示出了电路架构200C，该电路架构200C示出了与(图1的)通信网络100的第一节点102A的通信接口110和第二节点104A的另一个通信接口112相关联的各种子块之间的通信。
在电路架构200C中，最初，多个通信通道108B-108N处于健康状态，因此传感器206可以以高(或全)数据速率将数据发送到交换机208。此后，逻辑114检测到通信通道108A的通信通道状态从健康状态(即，从“+”)更改为第一确定状态(即，“--”)，这表示通信通道108A处于非良好的健康状态。一段时间后，通信通道108A的通信通道状态从第一确定状态(即，“--”)更改为通信通道108A故障(即，“---”)，因此通信通道108A将不能发送数据，如图2C中通信通道108A上的交叉标记所示。然后，首先在通信链路106伙伴之间共享消息并确认消息。例如，OAM消息的“公共消息”字段首先在通信接口110与另一个通信接口112之间共享并确认。此外，当通信接口110和另一个通信接口112攻击通信通道108A中存在第一确定状态时，并且需要关闭在通信接口110和另一个通信接口112处的对应门(例如，G1)。立即，通过对应的介质无关接口层214A和214B通知MAC层210A和210B：通信链路106的容量将从传感器206降低到交换机208。
此后，从MAC层210A接收的数据开始填充多个缓冲区222(或管道数据)，从第二门(即G2)开始，直到第N门(即Gn)，并再次重复。由于只有通信通道108A具有第一确定状态，因此，转码器216提供适合于仍在工作中的剩余缓冲区(例如对应于通信通道108B-108N的缓冲区)的多个子帧。在转码器216中，使用虚拟数据填充对应于当前不在工作中的通信通道108A的门(即G1)的空间，并且稍后忽略该虚拟数据。这进一步实现接收器(或另一个通信接口112)处的正确解码。换句话说，有效数据可以在第二端104的另一个通信接口112处正确解码。以此方式，只要在一个通信通道中存在故障，自由通信就以部分降低的速度在通信链路106的两端(即第一端102与第二端104)之间无缝地进行。在一个示例中，在从第二端104到第一端102的数据传输期间，所有控制以及OAM消息都通过通信通道108B发送。
在另一种实现方式中，尽管通信通道108A发生故障，逻辑114也定期检查通信通道108A的健康状况(例如，通过控制状态机236A)。在这种情况下，通信通道108A的健康状况从第一确定状态(即，从(“--”)或从通道故障)转变为健康状态(即，+)。然后，逻辑114用于打开所述唤醒通信通道(例如，通信通道108A)以及对应门(例如，G1)。因此，存在从传感器206到交换机208的无缝通信。
图3是本发明的实施例提供的描述两个物理健康寄存器之间的交互过程的序列图。结合图1、图2A、图2B和图2C的元件描述图3。参考图3，示出了描述两个物理健康寄存器(例如通信接口110的物理健康寄存器228A与另一个通信接口112的物理健康寄存器228B)之间的交互过程的序列图300。序列图300包括操作302至316。
在操作302中，物理健康寄存器228A检测到在第一端102处唤醒通信通道的通信通道状态已经更改为第一确定状态。例如，第一端102的物理健康寄存器228A检测到通信通道108A的通信通道状态已经更改为第一确定状态。此后，物理健康寄存器228A通知第一端102的MAC层210A，并关闭唤醒通信通道(即，通信通道108A)以及对应门(例如，G1)。物理健康寄存器228A还通知并请求物理健康寄存器228B关闭第二端104处的唤醒通信通道(即通信通道108A)以及对应门(即G1)。在一个示例中，第一端102的物理健康寄存器228A通过OAM消息的公共消息字段(common message field，CMF)和通过OAM帧232A通知并请求第二端104的物理健康寄存器228B，其中，多个通信通道108A-108N发送相同的公共消息字段(commonmessage field，CMF)。在一个示例中，物理健康寄存器228B还确定新的速度和新的功能通信通道。
在操作304中，物理健康寄存器228B通过OAM帧232B接收并解码OAM消息的接收到的公共消息字段(common message field，CMF)。
在操作306中，物理健康寄存器228B通过OAM帧232B接收并读取OAM消息的公共消息字段(common message field，CMF)。此后，物理健康寄存器228B执行接收到的消息。物理健康寄存器228B还通知MAC层210B，并关闭具有第一确定状态的所述唤醒通信通道(即通信通道108A)以及对应门(即G1)。之后，物理健康寄存器228B通过OAM消息的公共消息字段向物理健康寄存器228A共享确认消息。此外，物理健康寄存器228B相应地开始解码数据。
在操作308中，物理健康寄存器228A从物理健康寄存器228B接收确认消息，其中，确认消息确认物理健康寄存器228B关闭了具有第一确定状态的唤醒通信通道(例如，通信通道108A)以及对应门(例如，G1)。
在操作310中，尽管通信通道108A发生故障，逻辑114也定期检查通信通道108A的健康状况(例如，通过控制状态机236A)。此外，物理健康寄存器228A确定所述唤醒通信通道(例如，通信通道108A)的通信通道状态现在处于健康状态。换句话说，通信通道108A的健康状况从第一确定状态(即，从物理健康寄存器228A中的“--”)转变为健康状态(即，物理健康寄存器228A中的“+”)。然后，物理健康寄存器228A请求物理健康寄存器228B打开所述唤醒通信通道(例如，通信通道108A)以及对应的门(例如，G1)。在一个示例中，物理健康寄存器228A通过OAM消息的通道特定字段(lane specific field，LSF)消息和通过OAM帧232A通知并请求物理健康寄存器228B。
在操作312中，物理健康寄存器228B通过OAM帧232B接收并解码OAM消息的接收到的通道特定字段消息。
在操作314中，物理健康寄存器228B通过OAM帧232B接收并读取OAM消息的通道特定字段消息。此后，物理健康寄存器228B执行接收到的通道特定字段消息。物理健康寄存器228B还通知MAC层210B，并打开所述唤醒通信通道(即，通信通道108A)以及对应门(即，G1)。之后，物理健康寄存器228B通过OAM消息的公共消息字段将另一个确认消息共享给物理健康寄存器228A。
在操作316中，物理健康寄存器228A从物理健康寄存器228B接收另一个确认消息，其中，另一个确认消息确认物理健康寄存器228B打开了唤醒通信通道(例如，通信通道108A)以及对应门(例如，G1)。物理健康寄存器228A还通知MAC层210A，并打开所述唤醒通信通道(即，通信通道108A)以及对应门(即，G1)。因此，存在通过所有通信通道108A-108N的无缝数据通信。
图4是本发明的实施例提供的在包括多个通信通道的通信链路上进行通信的方法的流程图。结合图1、图2A、图2B、图2C和图3的元件描述图4。参考图4，示出了通过包括多个通信通道108A-108N的通信链路106进行通信的方法400。方法400包括步骤402至步骤412。方法400由通信链路106的第一端102处的通信接口110和通信链路106的第二端104处的另一个通信接口112执行。
在另一方面，本发明提供了一种通过通信链路106进行通信的方法400，所述通信链路106包括数量大于或等于两个并具有第一端102和第二端104的通信通道108A-108N，所述方法400包括通过所述通信通道108A-108N中的一个唤醒通信通道从第一端102向第二端104发送数据，所述通信通道中的至少一个休眠通信通道处于睡眠模式，在所述睡眠模式中，所述至少一个休眠通信通道不能发送任何数据。换句话说，方法400包括通过所述通信通道108A-108N之间的一个唤醒通信通道将数据从第一端102发送到第二端104，反之亦然。在一种实现方式中，通信链路106的第一端102用于从多个传感器接收数据。此后，数据由通信链路106的第一端102处的通信接口110的逻辑114接收。逻辑114用于与另一个通信接口112协作，使得逻辑114可以将数据通过所述通信通道108A-108N中的一个唤醒通信通道向第二端104发送数据。由于通信链路106包括一个唤醒通信通道。因此，将存在从通信接口110到另一个通信接口112的无缝数据传输。通信链路106有利于以全数据速率和提高的带宽将数据从第一端102发送到第二端104。由于至少一个休眠通信通道处于睡眠模式(即，不能发送任何数据)。因此，通信链路106也可以以低数据速率从第二端104向第一端102发送数据，因为不需要操作所有的通信通道108A-108N。相反，只需一个通信通道就足够了，这进一步降低了功耗。
在步骤402中，方法400包括在第一端102处存储所述唤醒通信通道的通信通道状态。在一个示例中，通信通道108A用于充当唤醒通信通道(或活跃)，通信通道108B-108N用于充当休眠通信通道(或非活跃)。此外，方法400包括逻辑114存储所述唤醒通信通道(例如通信通道108A)的通信通道状态。在一个示例中，通信通道状态对应于唤醒通信通道的通信通道健康和可用性。通信通道状态有利于检测所述唤醒通信通道中的变化。
在步骤404中，方法400包括在第一端102处检测所述唤醒通信通道的通信通道状态已经更改为第一确定状态，并且当在第一端102处检测到所述唤醒通信通道的通信通道状态已经更改为第一确定状态时，换句话说，如果所述唤醒通信通道(例如，通信通道108A)的通信通道状态更改为第一确定状态，则逻辑114将检测到该第一确定状态。因此，通信接口110的逻辑114有利于早期检测第一确定状态(或通道故障)。
在步骤406中，方法400包括停止通过唤醒通信通道发送数据。换句话说，如果所述唤醒通信通道(例如，通信通道108A)的通信通道状态更改为第一确定状态，则通信接口110的逻辑114不通过通信通道108A发送数据。
在步骤408中，方法400包括将休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道。例如，逻辑114用于将通信通道108B从休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道。新的唤醒通信通道用于提供从通信接口110到另一个通信接口112的无缝数据传输。
在步骤410中，方法400包括通知第二端104处的另一个通信接口112：新的唤醒通信通道将用于发送数据。换句话说，逻辑114用于通知另一个通信接口112：通信通道108B将用于将数据从通信接口110发送到另一个通信接口112。
在步骤412中，方法400包括通过新的唤醒通信通道向第二端104发送数据。换句话说，如果通信接口110和另一个通信接口112都同意所述唤醒通信通道的通信通道状态已经更改为第一确定状态(即，通信通道108A中存在故障)，则逻辑114用于通过新的唤醒通信通道，例如通过通信通道108B，将数据发送到第二端104。
根据又一个实施例，方法400还包括在第一端102处将数据帧212拆分为对应于多个唤醒通信通道的多个子帧，待通过唤醒通信通道发送的数据是所述子帧中的一个子帧。在一种实现方式中，方法400包括从布置在通信链路106的第一端102附近的传感器接收数据帧212形式的数据。此后，方法400包括在第一端102将数据帧212拆分为对应于多个唤醒通信通道的多个子帧。在一种实现方式中，逻辑114用于将数据帧212拆分为多个子帧。此后，唤醒通信通道用于通过通信链路106将多个子帧例如从通信接口110发送到另一个通信接口112。借助于使用多个子帧，提高了通信链路106所需的总带宽。
根据实施例，方法400还包括，对于所有唤醒通信通道和所有休眠通信通道中的每个给定通信通道，在第一端102处的缓冲区中输入待通过给定通信通道发送到第二端处的对应缓冲区的数据。方法400还包括控制第一端处的门，以根据给定通信通道的通信通道状态，打开或关闭待通过给定通信通道发送到第二端104处的对应缓冲区的数据的缓冲区中的输入。在一种实现方式中，第一端102处的转码器216从MAC层210A接收数据帧212，其中，数据帧212包括固定大小的数据。此后，逻辑114的解复用器218用于将数据帧拆分为多个子帧，这些多个子帧进一步由多个缓冲区222通过多个门220接收。多个门220还由逻辑114基于每个通信通道108A-108N的通信通道状态控制。例如，如果通信通道状态示出只有通信通道108A是唤醒通信通道，通信通道108B是休眠通信通道，则逻辑114用于打开对应于通信通道108A的门(即G1)，关闭对应于通信通道108B的门(即G2)。因此，对应于通信通道108A的缓冲区可以接收多个数据帧，而对应于通信通道108B的缓冲区将不接收任何数据帧。此后，对应于通信通道108A的缓冲区接收帧F1至Fn，并且后续的唤醒通信通道类似。
因此，根据给定通信通道的通信通道状态，多个子帧形式的数据通过通信通道108A-108从第一端102发送到第二端104。多个子帧(或符号)进一步在第二端104处接收和处理。因此，多个缓冲区222中的每个缓冲区将多个子帧从第一端102处的通信接口110发送到第二端104处的另一个通信接口112处的多个缓冲区242中的对应缓冲区。此后，有效数据在第二端104处(例如，由码转换器248)正确解码，并且接收到的数据通过介质无关接口层214B传递到MAC层210B。在一个示例中，在多个TX/RX-AFE 226和多个TX/RX-AFE 238处打开多个门244的顺序与在第一端102(即发送器端)处完成的顺序相同。有益的是，只要存在一个唤醒通信通道(即，无故障通信通道)，数据的通信就以降低的速度在通信链路106之间无缝地进行，例如在通信接口110与另一个通信接口112之间。
根据另一实施例，通信接口110还包括在第一端102处的缓冲区中接收通过给定通信通道从第二端104处的对应缓冲区发送的数据，并根据给定通信通道的通信通道状态，控制第一端102处的门，以打开或关闭通过给定通信通道接收的数据的输出。在一种实现方式中，多个子帧形式的数据通过通信通道108A-108N从第二端104发送到第一端102。此后，多个子帧(或符号)在第一端102处接收和处理，并发送到多个缓冲区222中的对应缓冲区的每个管道数据。多个缓冲区222中的每个缓冲区的输出还传递通过多个门220，其中，多个门220由逻辑114基于每个通信通道108A-108N的通信通道状态控制。例如，如果通信通道状态示出只有通信通道108A是唤醒通信通道，通信通道108B是休眠通信通道，则逻辑114用于打开对应于通信通道108A的门(即G1)，关闭对应于通信通道108B的门(即G2)。因此，有效数据可以在第一端102处被正确解码。接收到的数据还通过介质无关接口层214A传递到MAC层210A。
根据另一实施例，待通过唤醒通信通道发送的数据是包括控制信息的控制消息，该控制消息将用于控制位于第二端104处并连接到所述第二端104处的另一个通信接口112的设备的工作。或者，逻辑114(例如，转码器)最初从MAC层210A获取固定大小的数据。此后，逻辑114为控制目的添加包括控制信息的控制消息的前几个比特。控制消息有利于控制位于第二端104处的设备，例如交换机208。由于设备连接到另一个通信接口112，因此，另一个通信接口112用于使设备进入维护或维修模式，并且还用于更改设备的配置参数。
根据又一个实施例，方法400还包括在第一端102处检测所述唤醒通信通道的通信通道状态已经更改为第二确定状态，并且当在第一端102处检测到所述唤醒通信通道的通信通道状态已经更改为第二确定状态时，方法400还包括将所述休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道，并通知第二端处的通信接口：新的唤醒通信通道将用于发送数据。方法400还包括通过唤醒通信通道和通过新的唤醒通信通道向第二端发送数据。在一个示例中，如果通信通道108A是唤醒通信通道，并且通信通道108B是休眠通信通道。此外，方法400包括检测通信通道108A的通信通道状态已经更改为第二确定状态。然后，方法400还包括：只要通信通道状态不劣化到第二确定状态以下，就使用通信通道108A。方法400还包括将通信通道108B更改为新的唤醒通信通道。因此，存在唤醒通信通道(即，具有第二确定状态的通信通道108A)和新的唤醒通信通道(即，处于健康状态的通信通道108B)。此后，方法400还包括，通知第二端104处的另一个通信接口112：通信通道108B将用于与通信通道108A一起发送数据。此外，方法400还包括通过通信通道108A和通信通道108B将数据发送到第二端104。因此，方法400有利于提供从通信接口110到另一个通信接口112的无缝数据传输。
在另一方面，本发明提供了一种包括程序代码的计算机程序产品，所述程序代码当由计算机系统中的处理器执行时用于执行方法400。在一个示例中，程序代码在非瞬时性计算机可读存储介质上实现，所述非瞬时性计算机可读存储介质包括但不限于电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read only memory，ROM)、硬盘驱动器(hard disk drive，HDD)、闪存、安全数字(secure digital，SD)卡、固态硬盘(solid-state drive，SSD)、计算机可读存储介质和/或CPU高速缓冲存储器。在一个示例中，程序代码由计算机程序产品生成，该计算机程序产品是根据方法400实现的，并用于在计算机系统上实现方法400。
因此，所公开的方法400提供通信链路106的第一端102与第二端104之间的无缝数据通信，即使在通道故障的情况下也是如此。此外，方法400用于早期检测所述通信通道108A-108N之间的通信通道的第一确定状态。方法400还向通信链路106的第一端102和第二端104处的通信接口110和112中的每个通信接口通信关于通信通道具有第一确定状态，并通过使用其它通信通道无缝地保持数据通信。方法400有利于通过使所有通信通道108A-108N处于操作模式，以全数据速率和提高的带宽将数据从第一端102处的通信接口110发送到第二端104处的另一个通信接口112。此外，方法400还有利于以低数据速率将数据从第二端104处的另一个通信接口112发送到第一端102处的通信接口110，因此，不需要同时操作所有通信通道108A-108N。相反，仅仅一个通信通道就足以从第二端104发送数据，从而降低功耗和获得更高的能效。因此，将一个通信通道用作唤醒通信通道，其余通信通道用于保持处于睡眠模式，以节省能源。如果唤醒通信通道变为故障通道，则设置处于睡眠模式的通信通道中的一个通信通道被更改为新的唤醒通信通道，用于数据通信。因此，数据将从通信接口110无缝且非对称地发送到另一个通信接口112，且反之亦然。此外，只要存在至少一个唤醒通信通道(即，一个无故障通信通道)，数据传输就在第一端102与第二端104之间无缝地进行。
步骤402和412仅仅是说明性的，还可以提供其它替代方案，其中添加一个或多个步骤，删除一个或多个步骤，或以不同的顺序提供一个或多个步骤，而不脱离本文权利要求的范围。
在不脱离所附权利要求书所定义的本发明范围的情况下，可以对上文描述的本发明实施例进行修改。如“包括”、“结合”、“具有”、“是/为”等用于描述和要求保护本发明的表述旨在以非排他性的方式解释，即允许未明确描述的项目、组件或元素也存在。对单数的引用也应解释为涉及复数。本文使用的词语“示例性”表示“作为一个示例、实例或说明”。任何被描述为“示例性的”实施例不一定解释为比其它实施例更优选或更有利，或排除其它实施例中的特征的结合。本文所使用的词语“可选地”表示“在一些实施例中提供且在其它实施例中没有提供”。应当理解，为了清楚起见而在单独实施例的上下文中描述的本发明的某些特征还可以通过组合提供在单个实施例中。相反地，为了简洁起见在单个实施例的上下文中描述的本发明的各个特征也可以单独地或以任何合适的组合或作为本发明的任何其它描述的实施例提供。

Claims (15)

1.一种通信接口(110)，其特征在于，用于通信链路(106)的第一端(102)处，所述通信链路(106)包括数量大于或等于两个的多个通信通道(108A-108N)，所述通信接口(110)包括逻辑(114)，所述逻辑(114)用于与所述通信链路(106)的第二端(104)处的另一个通信接口(112)协作，以通过所述通信通道中的一个唤醒通信通道向所述第二端发送数据，所述通信通道中的至少一个休眠通信通道处于睡眠模式，在所述睡眠模式中，所述至少一个休眠通信通道不能发送任何数据，所述逻辑(114)还用于：
存储所述唤醒通信通道的通信通道状态；
当检测到所述唤醒通信通道的所述通信通道状态已经更改为第一确定状态时：
-停止通过所述唤醒通信通道发送数据；
-将所述休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道；
-通知所述第二端(104)处的所述通信接口(112)：所述新的唤醒通信通道将用于发送数据；
-通过所述新的唤醒通信通道向所述第二端(104)发送数据。
2.根据权利要求1所述的通信接口(110)，其特征在于，对于所有所述唤醒通信通道和所有所述休眠通信通道中的每个给定通信通道，还包括：缓冲区，用于接收待通过所述给定通信通道发送到所述第二端(104)处的所述另一个通信接口(112)中的对应缓冲区的数据；门，用于打开或关闭待通过所述给定通信通道发送到所述第二端(104)处的所述另一个通信接口(112)中的所述对应缓冲区的数据的所述缓冲区中的输入，所述逻辑(114)用于根据所述给定通信通道的所述通信通道状态控制所述门。
3.根据权利要求2所述的通信接口(110)，其特征在于，所述缓冲区用于接收通过所述给定通信通道从所述第二端(104)处的所述另一个通信接口(112)中的所述对应缓冲区发送的数据，所述门用于打开或关闭通过所述给定通信通道接收的所述数据的输出，所述逻辑(114)用于根据所述给定通信通道的所述通信通道状态控制所述门。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的通信接口(110)，其特征在于，所述逻辑(114)还用于将数据帧(212)拆分为对应于所述多个唤醒通信通道的多个子帧，待通过所述唤醒通信通道发送的所述数据是所述多个子帧中的一个子帧。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的通信接口(110)，其特征在于，待通过所述唤醒通信通道发送的所述数据是控制消息，所述控制消息包括用于控制位于所述第二端处并连接到所述第二端(104)处的所述另一个通信接口(112)的设备的工作的控制信息。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的通信接口(110)，其特征在于，所述逻辑(114)还用于，当检测到所述唤醒通信通道的所述通信通道状态已经更改为第二确定状态时：
-将所述休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道；
-通知所述第二端(104)处的所述另一个通信接口(112)：所述新的唤醒通信通道将用于发送数据；
-通过所述唤醒通信通道和所述新的唤醒通信通道向所述第二端(104)发送数据。
7.一种通信网络(100)，其特征在于，包括位于通信链路(106)的第一端(102)处的第一节点(102A)和位于通信链路(106)的第二端(104)处的第二节点(104A)，所述通信链路(106)包括数量大于或等于两个的多个通信通道(108A-108N)，所述第一节点(102A)和所述第二节点(104A)各自包括根据权利要求1至6中任一项所述的通信接口(110)。
8.根据权利要求7所述的通信网络(100)，其特征在于，所述通信网络(100)是车载通信网络。
9.一种通过通信链路(106)进行通信的方法(400)，其特征在于，所述通信链路(106)包括数量大于或等于两个并具有第一端(102)和第二端(104)的多个通信通道(108A-108N)，所述方法(400)包括通过所述通信通道中的一个唤醒通信通道从所述第一端(102)向所述第二端(104)发送数据，所述通信通道中的至少一个休眠通信通道处于睡眠模式，在所述睡眠模式中，所述至少一个休眠通信通道不能发送任何数据，所述方法(400)还包括：
在所述第一端(102)处存储所述唤醒通信通道的通信通道状态；
在所述第一端(102)处检测到所述唤醒通信通道的所述通信通道状态已经更改为第一确定状态，并且当在所述第一端处检测到所述唤醒通信通道的所述通信通道状态已经更改为所述确定状态时：
-停止通过所述唤醒通信通道发送数据；
-将所述休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道；
-通知所述第二端(104)处的另一个通信接口(112)：所述新的唤醒通信通道将用于发送数据；
-通过所述新的唤醒通信通道向所述第二端(104)发送数据。
10.根据权利要求9所述的方法(400)，其特征在于，对于所有所述唤醒通信通道和所有所述休眠通信通道中的每个给定通信通道，所述方法还包括：在所述第一端(102)处的缓冲区中输入待通过所述给定通信通道发送到所述第二端(104)处的对应缓冲区的数据；根据所述给定通信通道的所述通信通道状态控制所述第一端处的门，以打开或关闭待通过所述给定通信通道发送到所述第二端(104)处的所述对应缓冲区的数据的所述缓冲区中的输入。
11.根据权利要求10所述的通信接口(110)，其特征在于，还包括在所述第一端(102)处的所述缓冲区中接收通过所述给定通信通道从所述第二端(104)处的所述对应缓冲区发送的数据，并根据所述给定通信通道的所述通信通道状态，控制所述第一端(102)处的门，以打开或关闭通过所述给定通信通道接收的数据的输出。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法(400)，其特征在于，还包括：在所述第一端(102)处，将数据帧拆分为对应于所述多个唤醒通信通道的多个子帧，待通过所述唤醒通信通道发送的所述数据是所述子帧中的一个子帧。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的方法(400)，其特征在于，待通过所述唤醒通信通道发送的所述数据是控制消息，所述控制消息包括用于控制位于所述第二端(104)处并连接到所述第二端(104)处的所述另一个通信接口(112)的设备的工作的控制信息。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法(400)，其特征在于，还包括：在所述第一端(102)处检测到所述唤醒通信通道的所述通信通道状态已经更改为第二确定状态，并且当在所述第一端(102)处检测到所述唤醒通信通道的所述通信通道状态已经更改为所述第二确定状态时：
-将所述休眠通信通道更改为新的唤醒通信通道；
-通知所述第二端(104)处的所述另一个通信接口(112)：所述新的唤醒通信通道将用于发送数据；
-通过所述唤醒通信通道和所述新的唤醒通信通道向所述第二端(104)发送数据。
15.一种包括程序代码的计算机程序产品，其特征在于，所述程序代码在由计算机系统中的处理器执行时，用于执行根据权利要求9至14中任一项所述的方法(400)。
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