CN1316790C - 以太网无磁性点对点连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以太网无磁性点对点连接方法。本方法将以太网的物理芯片直接相连接，通过上拉电阻进行直流偏置，通过串连小容值电容实现交流耦合，取代使用磁圈驱动耦合的连接，从而达到无磁圈、无磁性的设计目的。使用本方法可以简化设计，降低成本，提高可靠性。

Description

以太网无磁性点对点连接方法
所属领域：
本发明涉及网络接入方法，特别是以太网网络接入和宽带网络接入方法。
背景技术：
近年来，以IP技术为基础的Internet取得了爆炸式的发展，以太网和多种宽带接入已经大规模建设和应用。现在的以太网交换机、路由器和数字用户线通路复用设备(Digital Subscriber Line Access Multiplexer，即DSLAM)宽带接入设备在设计上为了满足高密度和低成本需求，内部出现要通过10兆/100兆基带双绞线传输方式(10/100BASE-TX)端口进行点对点相通信的连接需求。这样的点对点以太网连接需求开始广泛出现，特别是用来解决多路短距离以太网汇聚的问题。其连接方法一般都在10/100TX端口使用磁圈线路驱动器件(简称磁圈)，以保证线路的通信质量。由于在端口使用了磁圈，无疑增加了设备成本。因此本文提出无磁性点对点以太网连接方法，降低成本，同时使用起来更加简洁可靠。中国发明申请00267027.5和99801835.X所公布的采用了某些通过电阻进行直流偏置的方法，但这些方法同本发明在本质上和具体实现方法都是不同的。
发明目的：
本发明的目的是为点对点以太网连接提供一种更为实用和简洁的方法。无磁性以太网点对点连接方法是在以太网物理线路连接中取消使用磁圈进行线路驱动和隔离，而采用线路连接来进行线路驱动和隔离、无须磁圈的方法，即以太网的物理连接芯片(PHY)直接相连接，而取代PHY芯片之间使用磁圈的连接。
发明的技术方案：
本发明提供的无磁性点对点以太网连接方法技术方案如下：在两个点对点以太网物理连接传输芯片之间不使用磁圈进行以太网线路传输驱动和交流耦合隔离，而是将两个以太网物理连接传输芯片直接相连接，在线路当中通过上拉电阻作为线路的直流偏压，以及使用小容值电容作为线路上的交流耦合。具体分为两种方法：
(1)当使用以太网进行10兆/100兆基带双绞线传输方式(10/100BASE-TX)点对点短距离(小于2米的距离)连接时，可以将一个以太网物理连接传输芯片的一路发送端与另外一个以太网物理连接传输芯片的接收端直接连接，在发送端将传输线路的差分信号使用上拉电阻进行信号直流偏压，在接收端同样使用上拉电阻进行信号直流偏压，同时在接收端的差分信号串连上小容值的电容作为交流耦合作用。(实现原理和连接图参见图1)
(2)当使用以太网进行10兆/100兆基带双绞线传输方式(10/100BASE-TX)点对点大于2米小于100米的距离连接时，同样可以采用无磁性连接方法。在两个以太网物理连接传输芯片中，选用一个以太网物理连接传输芯片采用(1)的连接方法，另外一个以太网物理连接传输芯片采用有磁性的连接方法。(实现原理和连接图参见图3)
该方法可以应用于高密度以太网交换机、路由器和DSLAM终端接入设备。在高密度以太网交换机、路由器和DSLAM终端接入设备当中，通常使用背板上的数据总线将所有插槽上的电路板连接在一起来进行数据交换，这对背板印制版PCB设计质量要求非常高。如果使用点对点以太网连接方法进行高线数密度背板的连接，由点对点以太网连接通信代替数据总线，可以解决由于数据总线通信对背板印制版PCB设计带来的难度大的问题。
上述无磁性点对点以太网连接方法，可以满足10/100M快速以太网的传输特性，符合IEEE 802.3标准，这种方法可以适用于以下的使用范围：
(1)支持10BASE-TX或100BASE-TX的以太网传输；
(2)支持点对点连接(端口对端口的连接)，而不支持点对多点或多点对多点的连接；
(3)支持全双工和半双工的以太网传输方式，而不支持自协商方式。
有益效果：
无磁性点对点以太网连接方法为IP以太网的连接提供一种新型、低成本、简洁、容易维护的方法，该方法在以太网传输线路上不使用磁圈或与磁圈相关的器件，而线路传输能够照常进行：首先，使用无磁性连接可以节省磁圈(线路驱动变压器)的成本，为电路板的印制板(PCB)减少面积，减少工作量，提供更方便的布线，节省成本，是一种低成本的连接方法；其二，本方法应用灵活，可以用作高密度无源背板的设计，可以为更高密度的设备(比如DSLAM接入设备、高密度以太网交换机等)提供可行的连接方法；再次，本方法通用性强，可维护性强，容易得到广泛应用。
多种宽带网络接入技术日益成熟，如ADSL(Asymmetrical Digital SubscriberLoop，非对称数字用户环线)、VDSL(Very-High-Data-Rate Digital SubscriberLine)、HDSL(High bit-rate Digital Subscriber Line)等，并得到了广泛的应用。目前通信设备当中如数字用户线通路复用设备DSLAM的终端接入设备，就是一种汇聚ADSL、VDSL、HDSL的宽带接入，然后接入到ATM网络与城域网或广域的设备。但是由于ATM网络发展的局限性以及IP以太网爆炸式的发展，宽带的汇聚将逐渐以IP以太网为终结，并通过IP以太网作为与城域网或广域连接。本方法所提出的多路短距离以太网点对点连接的连接方案可以应用到新型的DSLAM设计当中。该方法应用于高密度以太网交换机、路由器和DSLAM终端接入设备，用点对点以太网连接方法进行高线数密度背板的连接，在通信速度和通信质量方面都得到保证，不但可以解决背板印制版PCB的设计问题，同时还可以节省成本。
附图说明：
图1无磁性点对点以太网连接方法原理图
图2有磁性以太网连接方法原理图
图3无磁性以太网连接与有磁性以太网连接对接硬件实现框图
图4无磁性以太网连接应用于高线数密度的背板设计实现框图
实施例：
参照附图1无磁性点对点以太网连接方法原理图：其中以太网物理连接传输的发送端T输出的差分信号经过R1、R2电阻(两个电阻阻值范围为150欧姆到475欧姆，1/16W)的上拉直流偏置，上拉电压VCCA＝+3.3V，不需要再经过任何的磁圈驱动；另外接收端R输入的差分信号经过小电容C1、C2(容值为0.1u，无极性)进行交流耦合，再经过R3、R4电阻(两个电阻阻值范围为150欧姆到475欧姆，1/16W)的上拉直流偏置，上拉电压VCCB＝+2.5V，也不需要再经过任何磁圈驱动、隔离。这样的无磁性点对点以太网连接方法与图2的有磁性以太网设计方法进行比较，其优点在于设计电路简单，不象图2那样复杂，需要使用磁圈及周围器件。
在图2中，各信1号定义如下：
TPOPN：发送端正极差分信号。
TPONN：发送端负极差分信号。
RPOPN：接收端正极差分信号。
RPONN：接收端负极差分信号。
TPFIP：PHY芯片接收端正极差分信号。
TPFIN：PHY芯片接收端负极差分信号。
TPFOP：PHY芯片发送端正极差分信号。
TPFON：PHY芯片发送端负极差分信号。
VCCT：+3.3V直流供电。
GNDA：模拟接地。
参照图3，有磁性方法与无磁性方法同样可以进行对接，这样为实际应用带来灵活多样的方法，可以根据不同的设计要求选择不同的设计方案来实施。当两个以太网物理芯片相隔在2米之内，可以两端都采取无磁性点对点以太网连接，达到简洁、低成本的要求；当两个以太网物理传输芯片相隔大于2米或更远一些，可以采用无磁性方法和有磁性方法对接的设计方案，同样可以达到设计简洁，降低成本的目的。
参照图4，将无磁性以太网连接方法应用到高线数密度的背板设计上，可以为高线数密度的以太网交换机、路由器和DSLAM终端设备提供灵活、实用的设计方案。其中A、B、...、M、N分别表示在无源背板上的一路点对点无磁性以太网连接。

Claims (3)

1.一种点对点以太网连接方法，在两个点对点以太网物理芯片10兆/100兆基带双绞线传输方式之间不使用磁圈变压器进行以太网线路传输驱动和交流耦合隔离，其特征在于：将两个以太网物理连接传输芯片直接通过差分信号相连接，在发送端和接收端，差分信号线路的每一支路上均使用一个上拉电阻以进行线路的直流偏压，在接收端的差分信号线路的每一支路上均使用一个串连的小容值电容作为线路上的交流耦合隔离。
2.根据权利要求1所述的点对点以太网连接方法，其特征在于：该方法应用于高密度以太网交换机、路由器和数字用户线路复用设备，使用点对点以太网连接方法进行高线数密度背板的连接，由点对点以太网连接通信代替背板上的数据总线连接。
3.根据权利要求1所述的点对点以太网连接方法，其特征在于：发送端输出的差分信号在差分电路的每一支路上均经过一个上拉电阻直流偏置，电阻阻值范围为150欧姆到475欧姆和1/16W，上拉电压为+3.3V；另外接收端输入的差分信号在差分电路的每一支路上均经过一个串连的容值为0.1u的无极性小电容进行交流耦合，再经过差分电路的每一支路上的一个上拉电阻进行的上拉直流偏置，电阻阻值范围也为150欧姆到475欧姆和1/16W，上拉电压为+2.5V。
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INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION: "Means for switching 10OOBaseTx/1 OBaseT Ethernet port", RESEARCH DISCLOSURE, vol. 423, no. 083, July 1999 (1999-07-01), Retrieved from the Internet <URL:https://rd.orbit.com/rd/search/RD423083.pdf> *

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