DE60109646T2

DE60109646T2 - Ethernet-anpassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60109646T2
Application number: DE60109646T
Authority: DE
Inventors: Simcha Aronson; Shai Lazmi; Amnon Harpak
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Germany Holding GmbH
Priority date: 2001-01-05
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: KR20030060100A; IL153829A; EP1348288B1; CN1177442C; US20020150107A1; US6944587B2; EP1348288A2; DE60109646D1; JP3819843B2; WO2002054701A3; KR100512684B1; DE10100363A1; JP2004517558A; IL153829A0; WO2002054701A2; CN1448013A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ethernet-Anpassungsvorrichtung zur Datenübertragung zwischen einer Standard-Ethernet-Datenpumpe und einem Ethernet-Medium-Access-Controller (MAC) bzw. einer Medienzugriffssteuerungseinrichtung über eine Telekommunikationseinrichtung, und insbesondere über eine Telefonleitung.
Ethernet begann als eine Gemeinschaftsmedien-Netzwerkarchitektur. Leitungskarten bzw. Linecards eines PC werden an ein Ethernet-Datenübertragungskabel wie in 1 gezeigt angeschlossen. Bei der in 1 dargestellten Architektur ist nur eine Halbduplex Datenübertragung möglich. Weiterhin können keine Eigenübertragungsprozeduren bzw. Auto-Negotiationsvorgänge zwischen den unterschiedlichen Linecards ausgeführt werden.
2 zeigt eine weitere Ethernet-Architektur mit einer HUB-Einrichtung. Ein HUB ist eine Komponente, welche als ein gemeinsamer Abschlusspunkt für Mehrfachknoten dient und Signale längs geeigneter Signalpfade weiterleiten kann. Ein HUB verbindet Knoten, die eine gemeinsame Architektur aufweisen, solche wie Ethernet. Bei der in 2 dargestellten Architektur werden alle von einer Linecard kommenden Daten an alle anderen Linecards mit einem physikalischen Layer PHY und einem MAC-Layer (MAC) gesandt. In der in 2 gezeigten Architektur ist nur eine Halbduplex Datenübertragung möglich. Weitere Eigenübertragungsprozeduren können ausgeführt werden.
3 stellt eine Ethernet-Architektur mit einem Schalter dar, der nach dem Stand der Technik bekannt ist. Ein Ethernet-Schalter ist eine Einrichtung, welche Netzwerkverkehr zwischen verschiedenen Ethernet-Netzwerken oder PC leiten bzw. umschalten kann. Der Schalter weist mehrere Anschlüsse bzw. Ports zum Anschluss der Sub-Netzwerke auf, und er weist im Allgemeinen mehrere Prozessoren zur Handhabung des Datenverkehrs durch den Schalter auf. Zwei Ausführungen von Ethernet-Schaltern sind üblich. Der Store-And-Forward- bzw. Teilstrecken-Schalter überprüft jedes Datenpaket auf Fehler, bevor er es an das geeignete Netzwerk weiterleitet. Im Gegensatz dazu leitet ein Cross-Point- bzw. Koppelpunkt-Schalter Pakete ohne Fehlerüberprüfung weiter. Diese Ausführung von Schalter ist im Allgemeinen viel schneller als ein Store-And-Forward-Schalter, da keine zeitaufwändige Fehlerüberprüfung ausgeführt wird. Bei der in 3 dargestellten Architektur ist es möglich, eine Vollduplex Datenübertragung sowie Eigenübertragungsprozeduren auszuführen.
4 zeigt eine Brücke, die zwei Local-Area-Netzwerke bzw. lokale Netzwerke (LAN) verbindet. Die Brücke ist eine Hardwareeinrichtung, welche Datenpakete von einem lokalen Netzwerk zu dem anderen lokalen Netzwerk durchlaufen lassen kann. Die Brücke bildet die Netzwerke so aus, dass sie von Protokollen oder Programmen einer höheren Stufe wie ein einzelnes Netzwerk betrachtet werden. In Abhängigkeit von der Architektur des lokalen Netzwerks ist eine Vollduplex Datenübertragung sowie Eigenübertragungsprozedur möglich.
In vielen Anwendungen ist es notwendig, an Ethernet-Netzwerk mit einem entfernt angeordneten Ethernet-Netzwerk zu verbinden.
5 zeigt ein Beispiel, wobei das erste lokale Ethernet-Netzwerk (LANA) in einem ersten Gebäude mit einem entfernt liegenden zweiten Ethernet-Netzwerk (LANB) in einem Gebäude B verbunden ist. Da die größte Entfernung zwischen zwei PC oder Schaltern in einem Ethernet-Netzwerk ungefähr 100 Meter beträgt, ist es notwendig, beide LAN über zwei Brücken A, B und einen Telekommunikationskanal, das heißt eine Telefonleitung, zu verbinden. Der maximale Abstand zwischen zwei Computern in einem Ethernet-Netzwerk beträgt ungefähr 100 Meter, da der Widerstand und dementsprechend die Abschwächung eines zwei Ethernet-Einrichtungen verbindenden Kabels für größere Abstände nicht mehr tragbar sein kann.
Die Standard Ethernet-Netzwerke LANA, LANB weisen die folgenden Eigenschaften auf. Das Ethernet-Netzwerk arbeitet in den beiden niedrigsten Layern in dem OSI-Referenzmodell, das heißt als ein physikalischer Layer und ein Datenverbindungslayer. Das Ethernet-Netzwerk verwendet eine Bustopologie. Knoten sind an einem Hauptleitungssegment angebracht, welches ein Hauptteilstück eines Kabels in einem Ethernet-Netzwerk ist. 10 BaseT, eine auf der IEEE 802.3 Norm basierende Variante in der Architektur, kann auch einen Sternaufbau verwenden. 100 BaseT-Netzwerke müssen gemäß Spezifikationen der IEEE 802.3 U einen Sternaufbau benutzen. Ethernet-Netzwerke arbeiten üblicherweise mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 Mbps. Verschiedene Varianten des Ethernet-Netzwerks arbeiten mit geringeren Geschwindigkeiten, und neue Varianten von Ethernet-Netzwerken arbeiten sogar jeweils bei 100 Mbps und 1 Gbps. Ethernet-Netzwerke verwenden CSMA/CD, das heißt ein unmittelbares Zugriffsverfahren basierend auf Kollisionserkennung. Dieses Zugriffsverfahren ist als ein Bestandteil der IEEE 802.3 Norm spezifiziert. Ein Ethernet-Netzwerk sendet Übertragungen dergestalt, dass jeder Knoten die Übertragung zur gleichen Zeit empfängt. Weiterhin verwenden Ethernet-Netzwerke Manchesterkodierung, welches ein Kodierverfahren mit Eigentakt ist, das einen Spannungsübergang in der Mitte jedes Bitintervalls aufweist. Üblicherweise werden 50 Ω Koxialkabel in einem Ethernet-Netzwerk benutzt, jedoch können Netzwerkvarianten auch 75 Ω Koxialkabel, verdrillte Paar- und Glasfaserkabel verwenden. Die Framegrößen variieren zwischen 64 und 15/8 Datenbytes. Varianten des Ethernet-Netzwerks sind das 10 Base5 (dickes Ethernet), das 10 Base2 (dünnes Ethernet), das 10 BaseT (Ethernet mit verdrilltem Paar), das 10 BaseF (Glasfaser-Ethernet), das 10 Broad36 und das 100 BaseT.
Das 10 BaseT-Ethernet verwendet UTP-Kabel. Diese Konfiguration wurde als die 802.3 I Norm im Jahr 1990 angenommen und wird zunehmend populär, da UTP kostengünstig, leicht zu installieren und einfach zu handhaben ist. Die maximale Kabelsegmentlänge beträgt ungefähr 100 Meter.
Ein Nachteil des in 5 dargestellten Systems liegt darin, dass es nur einen Datenübertragungskanal zwischen den beiden lokalen Netzwerken LANA, LANB gibt. Dies bedeutet, dass in einem Zeitabschnitt nur ein Ethernet-Datenframe von einem lokalen Netzwerk zu dem anderen lokalen Netzwerk über die Telefonleitung gesendet werden kann. Folglich ist die Datenübertragungsgeschwindigkeit zur Datenübertragung von einem lokalen Netzwerk zu dem anderen lokalen Netzwerk sehr langsam. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass zur Verbindung beider lokaler Netzwerke zwei Brückeneinrichtungen notwendig sind.
Dementsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ethernet-Anpassungsvorrichtung zur Datenübertragung zu schaffen, welches es ermöglicht, ein lokales Ethernet-Netzwerk zu entfernt liegenden Standorten auszudehnen, ohne die Datenübertragungsgeschwindigkeit zu verringern.
Diese Aufgabe wird von einer Ethernet-Anpassungsvorrichtung zur Datenübertragung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Ethernet-Anpassungsvorrichtung zur Datenübertragung zwischen einer Standard-Ethernet-Datenpumpe und einem Ethernet-Medium-Access-Controller über ein Telekommunikationsmedium, welche Folgendes aufweist:
eine von Medien unabhängige Schnittstelle im Dual-Mode bzw. ein Dual-Mode Media Independent Interface (MII), welche(s) in einem PHY-Mode die Standard-Ethernet-Datenpumpe emuliert, und welche(s) in einem MAC-Mode den Ethernet-Medium-Access-Controller (MAC) emuliert,
eine mit dem Telekommunikationsmedium verbundene Datenpumpe, und
einen Datenpuffer zur Speicherung von mindestens einem zwischen der Standard-Ethernet-Datenpumpe und dem Ethernet-Medium-Access-Controller zu übertragenden Ethernet-Datenpaket.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Telekommunikationsmedium eine Telefonleitung.
Die Datenpumpe ist vorzugsweise ein 10 BaseS-Datenmodem.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Ethernet-Anpassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Dual-Mode Media Independent Interface mittels einer Schalteinrichtung auf den PHY-Mode oder auf den MAC-Mode eingestellt.
Das Dual-Mode Media Independent Interface weist in einer bevorzugten Ausführungsform Folgendes auf:
ein serielles Managementinterface bzw. Serial Management Interface (SMI), welches über eine SMI-Datenleitung an einen Ethernet-Medium-Access-Controller oder an eine Standard-Ethernet-Datenpumpe zum Austausch von SMI-Datenframes, die SMI-Nachrichten aufweisen, anschließbar ist, und
ein Datenflussinterface (DFI), welches über einen Datenbus an einen Ethernet-Medium-Access-Controller oder an eine Standard-Ethernet-Datenpumpe zum Austausch von Ethernet-Datenpaketen anschließbar ist.
Das Serial Management Interface (SMI) weist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Deframing-Schaltung für ein Deframing der über die SMI-Datenleitung gelieferten SMI-Datenframes, einen Dekodierer zur Dekodierung der SMI-Nachrichten und einen Satz von SMI-Registern auf.
Diese SMI-Register sind in einer bevorzugten Ausführung ein Befehlsregister, ein Statusregister, ein Identifizierungskode-Register, ein Negotiation Advertisement Register und ein Auto-Negotiations Partner Ability Register.
In einer alternativen Ausführungsform weist das SMI eine Kodierer zur Kodierung von SMI-Nachrichten und eine Framing-Schaltung für ein Framing von durch die SMI-Datenleitung zu einer Ethernet-Datenpumpe zu liefernden SMI-Datenframes auf.
Das Serial Management Interface (SMI) ist in einer bevorzugten Ausführung an eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU) der Ethernet-Anpassungsvorrichtung angeschlossen.
Das Datenflussinterface (DFI) ist in einer bevorzugten Ausgestaltung über Steuerleitungen mit einer Datenpuffersteuerschaltung zur Steuerung des Datenpuffers verbunden.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Telekommunikationsmedium ein drahtloser Telekommunikationskanal.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Telekommunikationsmedium ein optischer Telekommunikationskanal.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ethernet-Anpassungsvorrichtung zur Datenübertragung zwischen einer Standard-Ethernet-Datenpumpe und einem Ethernet-Medium-Access-Controller sind diese mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigt:
1 eine erste Ethernet-Architektur gemäß dem Stand der Technik;
2 eine zweite Ethernet-Architektur gemäß dem Stand der Technik;
3 eine dritte Ethernet-Architektur gemäß dem Stand der Technik;
4 eine vierte Ethernet-Architektur gemäß dem Stand der Technik;
5 die Verbindung zwischen zwei lokalen Ethernet-Netzwerken gemäß dem Stand der Technik, welche das der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Problem darstellt;
6 die Ausdehnung eines lokalen Ethernet-Netzwerks unter Verwendung verschiedener Ethernet-Anpassungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 die Verbindung eines Medium Access Controllers (MAC) und einer Standard-Ethernet-Datenpumpe mittels zweier Ethernet-Anpassungsvorrichtungen und einer Telefonleitung gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ein Blockdiagramm einer Ethernet-Anpassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 ein Blockdiagramm in größerem Detail, das Details des MII-Interface innerhalb der Ethernet-Anpassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 ein Flussdiagramm eines ersten Mode des Dual-Mode Media Independent Interface (MII);
11 einen zweiten Mode des Dual-Mode Media Independent Interface (MII) der Ethernet- Anpassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
12a, 12b, 12c unterschiedliche Datenframeformate gemäß der vorliegenden Erfindung;
13 ein Blockdiagramm der Übertragungsseite der Datenpumpe innerhalb einer bevorzugten Ausführungsform der Ethernet-Anpassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
14a, 14b Blockdiagramme der Empfangsseite einer Datenpumpe innerhalb einer bevorzugten Ausführungsform der Ethernet-Anpassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie aus 6 ersichtlich ist, ist ein lokales Ethernet-Netzwerk 1 mit zum Beispiel einem Schalter und verschiedenen PC innerhalb eines Gebäudes A über Leitungen 2-1, 2-2, 2-3 mit den Ethernet-Anpassungsvorrichtungen 3-1a, 3-2a, 3-3a innerhalb desselben Gebäudes verbunden. Jede Ethernet-Anpassungsvorrichtung ist über eine korrespondierende Telefonleitung 4-1, 4-2, 4-3 an eine entfernt angeordnete Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3-1b, 3-2b, 3-3b in einem unterschiedlichen Gebäude B angeschlossen. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel ist jede entfernt liegende Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3-1b, 3-2b, 3-3b eines Computers 5-1, 5-2, 5-3 mittels einer Leitung 6-1, 6-2, 6-3 verbunden.
Die Ethernet-Anpassungsvorrichtungen 3-1a, 3-2a, 3-3a in dem Gebäude A sind in einen physikalischen PHY-Mode eingestellt, um die Standard-Ethernet-Datenpumpe zu emulieren, wohingegen die entfernt liegenden Ethernet-Anpassungsvorrichtungen 3-1b, 3-2b, 3-3b im Gebäude B in einen MAC-Mode zur Emulation eines Ethernet Medium Access Controllers eingestellt sind. Zwei Ethernet-Anpassungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind über ein Telekommunikationsmedium, wie beispielsweise eine Telefonleitung, in unterschiedlichen Modes eingestellt. Der Betriebsmode einer Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise von einer Schalteinrichtung der Ethernet-Anpassungsvorrichtung eingestellt, wie beispielsweise ein Hardwarestift. In einer alternativen Ausgestaltung wird die Ethernet-Anpassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zwischen zwei Modes durch ein Steuersignal umgeschaltet, das über eine Steuerleitung von einer entfernt angeordneten Steuereinheit oder durch Ethernetbefehle aufgebracht wird.
7 zeigt die Verbindung eines Ethernet Medium Access Controllers, beispielsweise ein Schalter, eine Brücke oder eine HUB-Einrichtung 7, mit einer Standard-Ethernet-Datenpumpe 8 mittels zweier Ethernet-Anpassungsvorrichtungen 3a, 3b und einer Telefonleitung 4 in größerem Detail.
Jede Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 weist Folgendes auf: ein MII-Interface 9, eine Datenpumpe 10, einen Datenpuffer 11, einer Puffersteuerschaltung 12 und eine zentrale Datenverarbeitungseinheit 13. Die beiden Datenpumpen 10a, 10b der Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3a, 3b sind miteinander über die Telefonleitung 4 verbunden. Die erste in 7 dargestellte Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3a ist mittels einer Schalteinrichtung 14a in den physikalischen Mode eingestellt, und die andere Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3b ist mittels einer Schalteinrichtung 14b in den MAC-Mode eingestellt.
Die erste Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3a emuliert die Standard-Ethernet-Datenpumpe und ist über Steuer- und Datenleitungen mit der Medium Access Steuereinrichtung 7 verbunden, beispielsweise ein Schalter, eine Brücke oder ein HUB. Auf der anderen Seite arbeitet die Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3b im MAC-Mode und emuliert einen Ethernet Medium Access Controller. Das MII-Interface 9b der zweiten Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3b ist über Daten- und Steuerleitungen mit einer Standard-Ethernet-Datenpumpe 8 verbunden.
Aus der Sicht des Medium Access Controllers 7 verhalten sich die beiden an die Standard-Ethernet-Datenpumpe angeschlossenen Ethernet-Anpassungsvorrichtungen 3a, 3b wie eine normale Standard-Ethernet-Datenpumpe, das heißt der Medium Access Controller 7 erkennt nicht, dass zwischen der entfernt liegenden Standard-Ethernet-Datenpumpe und dem Medium Access Controller 7 eine Telefonleitung 4 angeordnet ist, die eine Distanz von bis zu 1 Meile aufweisen kann.
Aus der Sicht der Standard-Ethernet-Datenpumpe 8 verhalten sich der MAC-Controller 7 und die beiden Ethernet-Anpassungsvorrichtungen 3a, 3b wie ein normaler Ethernet Medium Access Controller. Dementsprechend ist es durch Verwendung der beiden Ethernet-Anpassungsvorrichtungen 3a, 3b gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, zwischen einem Medium Access Controller 7 und der Standard-Ethernet-Datenpumpe 8 eine vollständige Transparenz zu erhalten.
Die in 6 gezeigten Computer 5-1, 5-2, 5-3 im Gebäude B verhalten sich wie gewöhnliche PC in dem im Gebäude A eingebauten lokalen Netzwerk 1.
8 stellt ein Blockdiagramm einer Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 weist ein Dual-Mode Media Independent Interface 9, eine Datenpumpe 10, einen Datenpuffer 11, eine Datenpuffer-Steuerschaltung 12 und eine zentrale Datenverarbeitungseinheit 13 auf. Das Dual-Mode Media Independent Interface 9 ist über Daten- und Steuerleitungen 14 mit einem Medium Access Controller verbindbar. Die Datenpumpe 10 ist mit dem Telekommunikationsmedium verbunden, beispielsweise ein solches wie eine Telefonleitung. In einer alternativen Ausführungsform kann das Telekommunikationsmedium 4 ein drahtloser Telekommunikationskanal oder ein optischer Telekommunikationskanal sein. Das Dual-Mode Media Independent Interface 9 ist über Datenleitungen 15 an den Datenpuffer 11 und über Steuerleitungen 16 an die Datenpuffer-Steuerschaltung 12 angeschlossen. Das Dual-Mode Media Independent Interface 9 ist weiterhin über Datensteuerleitungen 17 mit der zentralen Datenverarbeitungseinheit 13 verbunden. Die beiden Modes bzw. Betriebsarten des Dual-Mode Media Independent Interface werden durch eine Schalteinrichtung 14 eingestellt, beispielsweise ein solche wie ein Hardwarestift. Die zentrale Datenverarbeitungseinheit 13 ist über Daten- und Steuerleitungen 18 an der Datenpumpe 10 angeschlossen, welche über Datenleitungen 19 mit dem Datenpuffer 11 verbunden ist.
9 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung in detaillierterer Darstellung.
Das Dual-Mode Media Independent Interface 9 schafft eine einfache, leicht zu verwirklichende Zwischenschaltung zwischen Media Access Control (MAC) Unterschichten bzw. Sublayern und physikalischen Layern zur Datenübertragung bei 10 Mb/sec und 100 Mb/sec. Das MII-Interface 9 ist dazu geeignet, Geschwindigkeiten bis zu 100 Mb/sec zur Datenübertragung und Management- bzw. Steuerungsfunktionen für physikalische Lagereinrichtungen zu unterstützen. Die Daten und Begrenzer sind mit Taktreferenzen synchron. Jede Ausführung von MII-Interface 9 kann verwendet werden, wie beispielsweise ein RMII oder ein SMII. Das MII-Interface 9 liefert Vollduplexbetrieb, wenn nötig. Das Media Independent Interface ist in der Norm IEEE 802.3 im Detail beschrieben.
Über Datenleitungen 21 empfängt das MII-Interface Ethernet-Datenframes, welche von einer Umwandlungseinheit 21 in Datenbytes umgewandelt werden. Die Umwandlungseinheit 21 ist über Leitungen 22 mit einer Schreibsteuereinheit 23 verbunden, die überprüft, ob genügend Speicherplatz für mindestens einen Ethernet-Datenframe in dem Datenpuffer 11 vorhanden ist. In dem Fall, dass es genügend Speicherplatz in dem Datenpuffer 11 gibt, werden die Datenbytes des empfangenen Datenframes über Leitungen 24 in dem Datenpuffer 11 gespeichert. Die Schreibsteuereinheit 23 wird über eine Steuerleitung 25 freigegeben.
Wenn in dem Datenpuffer 11 nicht genügend Speicherplatz vorhanden ist, sendet die Datenpuffer-Steuerschaltung 12 über eine Steuerleitung 26 ein Steuersignal an die Datenfluss- Steuerschaltung 27 innerhalb des MII-Interface 9. Die Datenfluss-Steuerschaltung 27 sendet ein Meldesignal an die sendende Einrichtung, welches anzeigt, dass das Übertragungsmedium in diesem Zeitpunkt nicht verfügbar ist.
Wenn die Steuerpufferschaltung 12 kein Signal sendet, welches anzeigt, dass der Datenpuffer 11 vollständig gefüllt ist, gibt die Datenfluss-Steuerschaltung 27 die Schreibeinheit 23 über eine Steuerleitung 28 zur Speicherung der gelieferten Datenbytes in den Datenpuffer 11 frei. Die Schreibeinheit 23 zählt die Anzahl der in den Datenpuffer gespeicherten Bytes und überprüft die Datengültigkeit mit einem zyklischen Redundanzcheck (CRC). Wenn der Datenframe nicht gültig ist, wird der Frame gedumpt bzw. ausgegeben und ein Pointer bzw. Zeiger wird auf die erste Adresse des Datenpuffers 11 gesetzt.
Wenn der umgewandelte Ethernet-Datenframe in dem Datenpuffer 11 gespeichert ist, sendet die Datenpumpe 10 eine Anforderung an den entfernt liegenden Datenpuffer 11 auf der anderen Seite der Telefonleitung 4, um zu überprüfen, ob der entfernt liegende Puffer bereit zum Empfang weiterer Daten ist. In dem Fall, in dem der entfernt angeordnete Datenpuffer Daten empfangen kann, gibt die Schreibeinheit 23 einen Fortsetzbefehl über eine Leitung 29 an die lokale Steuerschaltung 27. Daraufhin liest die Datenpumpe 10 den Ethernet-Datenframe aus dem Datenpuffer 11 ein und führt ein Reframing der Daten auf wie in 12a dargestellte 10 BaseS-Datenframes aus, welche über die Telefonleitung 4 an die entfernt liegende Ethernet-Anpassungsvorrichtung gesendet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Datenpumpe 10 als ein 10 BaseS-Datenmodem ausgebildet, wie in dem US-Patent Nr. 6,088,368 offenbart ist. Dieses 10 BaseS-Datenmodem kann symmetrische Daten bei ungefähr 13 Mbps über eine ungeschirmte Telefonleitung mit verdrilltem Aderpaar versenden, die ursprünglich für Bandbreiten zwischen 300 Hz und 3,4 kHz vorgesehen ist. Das 10 BaseS-Datenmodem weist einen wie in 13 gezeigten Modemsender und einen wie in 14a, 14b gezeigten Modemempfänger auf. Der Modemsender der Datenpumpe 10 führt das Reframing, die Kodierung und die Datenmodulation aus.
Die Datenpumpe 10 der entfernt angeordneten Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 auf der anderen Seite der Telefonleitung 4 führt die Demodulation, die Dekodierung und das Reframing der empfangenen Datenframes aus. Diese Datenframes werden uneingeschränkt in den entfernt liegenden Datenpuffer 11 der entfernt angeordneten Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 gespeichert. In der entfernt angeordneten Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 wird überprüft, ob die Empfangsdatenleitung 30 bereit zur Datenübertragung ist. In dem Fall, dass eine Datenübertragung möglich ist, werden die Daten aus dem Datenpuffer 11 über Datenleitungen 31 in eine Leseeinheit 32 ausgelesen, welche von der Datenfluss-Steuerschaltung 27 über Steuerleitung 32 freigegeben ist. Auf der Ausgabeseite der Leseeinheit 32 werden die ausgelesenen Daten über Leitungen 34 an eine Umwandlungseinheit 35 geleitet.
Wenn die empfangende Datenleitung 30 nicht bereit zur Datenübertragung ist, erzeugt die Datenfluss-Steuerschaltung 27 Dummydaten, welche der Umwandlungseinheit in einer Datenleitung 36 zugeführt werden.
Die Leseeinheit 32 liefert ein RX-gültiges Signal über Leitung 37. Die Datenfluss-Steuerschaltung 27 ist weiterhin mit einer Carrier-Sense-(CRS)-Leitung 38, einer Kollisionssignal-(COL)-Leitung 39, einer Sendefehler-(TX-ER)-Leitung 40 und einer Empfangsfehler-(RX-ER)-Leitung 41 verbunden.
Physikalische Etherneteinrichtungen erzeugen ein Carrier Sense Signal (CRS), um Aktivität auf dem Ethernetmedium anzuzeigen. Der MAC-Layer verwendet dies CRS, um Empfang zu validieren und um eine gleichzeitige Sendung in aufgeteilten Medienkonfigurationen zu vermeiden. Das CRS wird von dem MII-Interface erzeugt, um der MAC-Einrichtung durch die physikalische Einrichtung anzuzeigen bzw. zu melden, dass auf dem Übertragungsmedium ein gültiges Signal vorhanden ist.
Die physikalische Etherneteinrichtung kann beim Senden ein Kollisionssignal (COL) erzeugen, wenn sie dabei eine andere gleichzeitige Sendung auf dem Übertragungsmedium feststellt. Das Kollisionssignal zeigt der MAC-Einrichtung an, dass die laufende Sendung mit der einer anderen Station kollidiert und von keiner Station korrekt empfangen wird. Das Kollisionssignal ist ein Signal des MII-Interface 9, welches der MAC-Einrichtung im Halbduplexbetrieb anzeigt, dass eine ankommende Nachricht mit einer ausgehenden Nachricht kollidiert.
Das Sendefehlersignal (TX-ER) wird von einer MAC-Einrichtung erzeugt, um anzufordern, dass eine physikalische Einrichtung den Dateninhalt eines Frames beabsichtigt in einer solchen Weise unbrauchbar macht, dass ein Empfänger die Unbrauchbarkeit mit dem höchsten Wahrscheinlichkeitsgrad feststellt.
Das Empfangsfehlersignal (RX-ER) wird von einer physikalischen Etherneteinrichtung erzeugt, wenn ein Kodierungsfehler oder irgendein anderer Fehler, den die physikalische Einrichtung feststellen kann, irgendwo in dem Datenrahmen festgestellt wird, der gerade von der physikalischen Einrichtung übertragen wird.
Das in 9 dargestellte Media Independent Interface 9 ist von einem Data Flow Interface (DFI) bzw. Datenflussinterface gebildet, welches Folgendes aufweist: die Umwandlungseinheiten 21, 35, die Lese- und Schreibeinheiten 23, 32 und die Datenfluss-Steuerschaltung 27. Das Media Independent Interface 9 weist weiterhin ein serielles Managementinterface (SMI) auf. Das serielle Managementinterface wird von einer Framingschaltung 42 zum Deframing von SMI-Datenframes gebildet, die dem MII-Interface über die SMI-Datenleitung 43 zugeleitet werden. Die Framingschaltung 42 ist außerdem mit einer SMI-Taktleitung 44 verbunden. Das serielle Managmentinterface (SMI) weist weiterhin einen Dekodierer 45 auf, der über Leitungen 46 an die Framingschaltung 42 angeschlossen ist. Das serielle Managementinterface beinhaltet weiterhin eine Gruppe von seriellen Managementinterfaceregistern 47, die über Leitungen 48 mit dem Dekodierer 45 und über Leitungen 49 mit der zentralen Datenverarbeitungseinheit 13 verbunden sind. Die zentrale Datenverarbeitungseinheit 13 steuert die Datenfluss-Steuerschaltung 27 innerhalb des Datenflussinterface über Steuerleitung 50, um zwischen einem Halbduplexmode (HDX) und einem Vollduplexmode (FDX) umzuschalten.
Im Halbduplexmode (HDX) erzeugt die Datenfluss-Steuerschaltung 27 Dummydaten als Gegendruckdaten, die über die Empfangsleitung 30 zurück zum Datenursprung gesendet werden, welcher ein Medium Access Controller oder eine Standard-Ethernetpumpe sein könnte, für den Fall, dass der Datenpuffer 11 als gefüllt erkannt wurde.
In dem Fall, in welchem der Vollduplexmode (FDX) von der zentralen Datenverarbeitungseinheit 13 über die Steuerleitung 50 eingestellt ist, werden keine Dummydaten erzeugt, aber es wird ein spezieller Pausen- und Fortsetzungsrahmen erzeugt und an den Datenursprung zurückgesandt. Der Vorgang basiert auf Pausen-/Fortsetzungsdatenpaketen mit speziellen Quelladressen. Pausen-/Fortsetzungsdatenpakete werden in der Norm IEEE 802.3x beschrieben.
10 zeigt ein Flussdiagramm einer Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3, die im physikalischen Mode (PHY-MODE) arbeitet, der durch die Mode- bzw. Betriebsart-Schalteinrichtung 14 eingestellt ist. In dem in 10 dargestellten physikalischen Layermode emuliert die Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Standard-Ethernet-Datenpumpe.
Nach dem Start im Schritt S0 wird im Schritt S1 durch das MII-Interface 9 überprüft, ob über die SMI-Datenleitung 43 ein SMI-Datenframe übertragen worden ist. In dem Fall, dass von dem Dekodierer 42 des SMI-Interface kein SMI-Datenframe empfangen worden ist, wird im Schritt S2 überprüft, ob eine Statusänderungsmeldung empfangen worden ist. Im Gegensatz dazu wird der SMI-Datenframe im Schritt S4 vom Dekodierer 45 analysiert, wenn in Schritt S1 festgestellt wird, dass von dem Deframer 42 ein SMI-Datenframe empfangen worden ist.
12b zeigt den Aufbau eines SMI-Datenframe. Der SMI-Datenframe weist einen Anfang eines Framedelimiters (SFD) und eine Fünf-Bit-Adresse der von dem MAC-Controller überwachten physikalischen Einrichtung auf. Ein MAC-Controller (MAC) kann bis zu 32 physikalische Einrichtungen gleichzeitig überwachen. Weiterhin enthält der SMI-Datenframe 5 Bits einer Registeradresse in der physikalischen Einrichtung, beispielsweise solche wie BMCR, BMSR. Weiterhin enthält der SMI-Datenframe 1 Bit, welches anzeigt, ob der MAC-Controller Daten schreiben oder Daten lesen will. Außerdem gibt es ein Umkehrbit TT und 16 Bits, die von dem MAC-Controller gelesen werden, wenn der SMI-Datenframe ein Lesedatenframe ist und durch die physikalische Einrichtung eingestellt bzw. gesetzt sind, wenn der SMI-Datenframe ein Schreibdatenframe ist.
Wie aus 10 ersichtlich ist, wird im Schritt S5 im physikalischen Mode überprüft, ob der empfangene SMI-Datenframe einen Lese-oder-Schreibbefehl enthält, indem das Lese-/Schreibbit, das der SMI-Datenframe aufweist, überprüft wird. Wenn das Schreibbit des SMI-Datenframes einen High-Level aufweist, wird im Schritt S6 geprüft, ob der SMI-Datenframe einen regulären Schreibbefehl enthält oder nicht. In dem Fall, dass es sich um einen regulären Schreibbefehl handelt, wird im Schritt S7 von der CPU 13 eine Schreibnachricht an die entfernt liegende CPU 13 gesendet. Das Format der Nachricht ist in 12c dargestellt. Der Nachricht-Datenframe weist einen Header auf, der den Nachrichttyp und die Länge der Nachricht angibt. Weiterhin enthält der Nachricht-Datenframe Nachrichtdaten und eine Gültigkeitsprüfsumme. Es gibt drei Ausführungen von Nachricht-Datenframes, das heißt 10 BaseS Verbindungssteuernachrichten, allgemeine Schreib-oder-Lesenachrichten und spezielle SMI-Nachrichten. Im Schritt S7 wird eine allgemeine Schreib-/Lesenachricht von der CPU 13 an die entfernt liegende CPU 13 der entfernt angeordneten Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 gesendet. In dem Fall, in welchem im Schritt 56 erkannt ist, dass in dem empfangenen SMI-Datenframe kein regulärer Schreibbefehl enthalten ist, wird im Schritt S8 überprüft, ob der Befehl ein Zwangsschreibbefehl war. In dem Fall, dass der Schreibbefehl ein Zwangsschreibbefehl ist, geht das Verfahren zu Schritt 9 weiter, und eine Zwangsnachricht wird an den entfernt liegende CPU 13 gesendet. Im umgekehrten Fall wird im Schritt S10 eine Auto-Negotiation-Nachricht versendet.
Im Schritt S11 wird das lokale SMI-Interface auf keine Verbindung eingestellt, und im Schritt S12 wird geprüft, ob eine Statusänderungsnachricht empfangen worden ist. Wenn eine Statusänderungsnachricht empfangen wurde, werden die lokalen Geschwindigkeits- und die Duplexmodebits des BMCR gemäß dem Konfigurationsbefehl gesetzt, die in der Statusänderungsnachricht im Schritt S13 eingefügt sind. Weiterhin wird im Schritt S14 eine reguläre Schreibnachricht von der CPU 13 an die entfernt liegende CPU 13 versendet, um einen Geschwindigkeits- und Duplexmode der Register der entfernt angeordneten Ethernet-Anpassungsvorrichtung auf die im Schritt S13 eingestellte neue Konfiguration einzustellen. Weiterhin wird der Inhalt der Register in der Registerbank 47 der Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 in die korrespondierende Registerbank 47 der entfernt angeordneten Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 auf der anderen Seite der Telefonleitung 4 gespiegelt.
In dem Fall, in dem im Schritt S5 festgestellt wird, dass der dekodierte und analysierte Befehl ein Lesebefehl ist, sendet das SMI-Interface im Schritt S15 den SMI-Datenframe mit dem Dateninhalt eines Registers innerhalb der Registerbank 47 wie angefordert zurück an die Datenquelle.
Die Registerbank 47 innerhalb des MII-Interface 9 weist mindestens 5 obligatorische Register auf. Diese Register sind: ein Befehlsregister, ein Statusregister und ein Identifikationskoderegister, ein Negotiation Advertisement Register und Auto-Negotiation Partner Ability Register. Das Befehlsregister (BMCR) weist 5 Bit auf. Das erste Bit stellt die Geschwindigkeit auf 100 Mbps oder 10 Mbps ein, das zweite Bit stellt den Duplexmode auf Halbduplex oder Vollduplex ein, das dritte Bit ist ein Resetbefehl, das vierte Bit gibt den Auto-Negotiationsvorgang frei oder schaltet ihn ab, und das fünfte Bit startet den Auto-Negotiationsvorgang erneut.
Das Statusregister weist 4 Bit auf, wobei das erste Bit die aktuelle Datenübertragungsgeschwindigkeit anzeigt, das zweite Bit den aktuellen Duplexmode anzeigt, das dritte Bit den Verbindungs- bzw. Linkstatus anzeigt, und das vierte Bit anzeigt, ob der Auto-Negotiationsvorgang vollständig ist oder nicht.
In dem Identifikationsregister ist ein eindeutiger Identifikationskode gespeichert, welcher einen besonderen Typ von Ethernet identifiziert.
In dem Negotiation Advertisement Register wird angezeigt, ob die physikalische Einrichtung geeignet ist, mit 10 Mbps Halbduplex, 100 mbs Halbduplex, 10 mbs Vollduplex, 100 Mbps Vollduplex zu arbeiten, und ob die physikalische Einrichtung das Pausen-/Fortsetzungsverfahren gemäß IEEE 802.3x unterstützt.
Das Auto-Negotiation Partner Ability Register ist ähnlich wie das Negotiation Advertisement Register und gibt die Partnereigenschaften wie von der Kommunikationspartnereinrichtung angezeigt wieder.
Wenn im Schritt S2 festgestellt wird, dass keine Statusänderungsnachricht empfangen worden ist, wird im Schritt S15 geprüft, ob Auto-Negotiation freigegeben worden ist oder nicht. Wenn die Auto-Negotiation freigegeben worden ist, fährt das Verfahren mit Schritt S10 fort. Der Auto-Negotiationsvorgang zwischen zwei physikalischen Ethernet-Layereinrichtungen zielt darauf ab, die höchste verfügbaren Betriebsart zu finden, der von diesen beiden physikalischen Ethernet-Layereinrichtungen unterstützt werden kann. Der Auto-Negotiationsvorgang sieht eine Verbindungs- bzw. Linkeinrichtung mit Fähigkeit vor, die Betriebsarten festzustellen, welche von der Einrichtung am anderen Ende der Datenverbindung unterstützt werden, gemeinsame Eigenschaften festzulegen und für gemeinsamen Betrieb zu konfigurieren. Der Auto-Negotiationsvorgang bildet die physikalische Etherneteinrichtung zur Durchführung von Auto-Negotiation aus und kalibriert dann alle Datenpfadoperationen und Datenprozeduren. Der Auto-Negotiationsvorgang kann von der MAC-Layereinrichtung ausgeschaltet werden. Wenn der Auto-Negotiationsvorgang ausgeschaltet ist, wird die physikalische Ethernet-Layereinrichtung dazu gezwungen, die von dem MAC-Layer angezeigte Konfiguration anzunehmen.
11 zeigt ein weiteres Flussdiagramm einer Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung, welche in dem Medium Access Control Mode (MAC-Mode) arbeitet. Nach einem Startschritt S17 wird im Schritt S18 geprüft, ob von der physikalischen Layereinrichtung eine Nachricht erhalten worden ist oder nicht. Wenn die Antwort Ja lautet, wird die empfangene Nachricht im Schritt S19 analysiert. Im Schritt S20 wird geprüft, ob die Nachricht eine reguläre Schreibnachricht ist oder nicht. In dem Fall, dass es sich um eine reguläre Schreibnachricht handelt, wird ein SMI-Datenframe mit dem Schreibbefehl erzeugt und im Schritt S21 versendet. Im gegensätzlichen Fall wird im Schritt S22 festgestellt, ob die analysierte Nachricht eine Zwangsnachricht ist oder nicht. Wenn die empfangene Nachricht eine Zwangsnachricht ist, wird ein SMI-Datenframe mit dem Zwangsbefehl erzeugt und im Schritt S23 versendet. Ansonsten wird im Schritt S22 entschieden, dass die empfangene Nachricht eine Auto-Negotiatonsnachricht ist, und ein korrespondierender SMI-Datenframe mit einem Auto-Negotiationsbefehl wird erzeugt und im Schritt S24 versendet.
Im Schritt S25 wird festgestellt, ob ein Ethernetlink vorgesehen ist oder nicht. Wenn ja, werden Eigentümerinformationsdaten aus einem Register der physikalischen Etherneteinrichtung im Schritt S26 gelesen, und die lokale Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 wird im Schritt S27 dazu eingestellt, die Datenübertragungsgeschwindigkeit, den Duplexmode gemäß der in S26 gelesenen Eigentümerduplexmodedaten einzustellen. In einem weiteren Schritt S28 wird eine Statusänderungsnachricht von der MAC-Modeeinrichtung an die zentrale Datenverarbeitungseinheit der entfernt liegenden Einrichtung gesendet.
In dem Fall, dass im Schritt S18 festgestellt wird, dass keine Nachricht erhalten wurde, wird im Schritt S29 überprüft, ob eine Statusänderung aufgetreten ist. In dem Fall, dass eine Statusänderung im Schritt S29 festgestellt wird, wird im Schritt S30 an den in den Registern gespeicherten neuen Status gesendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die in 8 dargestellte Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung ein 10 BaseS-Datenmodem 10 als eine Datenpumpe auf. Das 10 BaseS-Datenmodem 10 weist einen wie in 13 gezeigten Modemsender und einen wie in 14a, 14b gezeigten Modemempfänger auf. Die das Modem 10 speisende Datenquelle liefert ein Sendesignal und eine Sendefreigabesignal an ein Senderinterface 51 des 10 BaseS-Datenmodems. Das Sendeinterface gibt digitale Daten in eine FIFO-Einrichtung 52 ein. Die FIFO hat die Aufgabe zur Einstellung der Datenübertragungsrate zwischen der Datenquelle und dem Datenmodem selbst. Die FIFO-Einrichtung 52 kompensiert die Differenz in den Datenraten zwischen den beiden Einrichtungen. Die Signalausgabe der FIFO-Einrichtung 52 wird in einen Sync-Generator 53, einen Header-Generator 54 und einen Randomizer 54 eingegeben. Der Sync-Generator 53 erzeugt zwei Sync-Bytes und gibt sie an einen Frameformatierer 56 aus. Der Header-Generator 54 erzeugt Headerinformationen, die eine Vielzahl von Bytes einnehmen. Die Headerinformation wird dann von einem Randomizer 57 randomisiert oder verschlüsselt und anschließend von einem Kodierer 58 kodiert. Das Ausgabesignal des Kodierers 58 wird in den Frameformatierer 56 eingegeben.
Die Daten von der Frame-FIFO-Einrichtung 52 werden außerdem in einen Verschlüsseler oder Randomizer 55 eingegeben, welcher die Daten verschlüsselt. Der Ausgang des Randomizers 55 ist an einen Kodierer 59 angeschlossen, der den Datenstrom kodiert. Ein kodierter Datenstrom wird an einen Mischer bzw. Interleaver 60 ausgegeben, welcher in Kombination mit einer Reed Solomon Kodierung die Daten vermischt, um impulsähnliches Rauschen zu überwinden, woraus sich auf diese Weise eine verbesserte Fehlerregeneration ergibt. Die Ausgabe des Interleavers 60 ist Eingabe des Frameformatierers 56.
Der Frameformatierer 56 tastet einen vollständigen Datenframe mit Sync, mit den Headerdaten und mit der Datenstromausgabe aus dem Interleaver 60 ab. Der Frameformatierer 56 ist an einen Symbolkodierer 61 angeschlossen. Der Symbolkodierer 61 erzeugt ein In-Band I und ein digitales Quadraturausgabesignal Q von der Basis des eingegebenen digitalen Eingabedatenstroms. Die I- und Q-Kanäle werden in ein In-Phase-Filter 62 und ein Quadraturfilter 63 eingegeben. Die Ausgabe des Quadraturfilters 63 wird von der Ausgabe des In-Band-Filters 62 mittels der Subtraktionseinrichtung 64 subtrahiert. Das Ausgabesignal der Subtraktionseinrichtung wird mittels eines Digital-Analog-Umwandlers 65 umgewandelt, dessen Ausgang mit einem Leitungsinterface 66 verbunden ist. Das Leitungsinterface 66 sendet das Ausgabesignal über ein verdrilltes Aderpaar einer Telefonleitung 4.
14a, 14b stellen die Modemempfängerseite des 10 BaseS-Datenmodems 10 dar, welches in einer bevorzugten Ausführungsform der Ethernet-Anpassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird. Das verdrillte Aderpaar 4 ist mit einem Analogfrontend bzw. Analogeingang 67 gekoppelt, welches/welcher zur Anpassung des Datenmodems 10 an die Telefonleitung 4 und zur Verstärkung des empfangenen Analogsignals vorgesehen ist. Der Ausgang des Analogeingangs 67 ist mit einem Analog-Digital-Umwandler 68 verbunden. Die Ausgabe des Analog-Digital-Umwandlers 68 ist Eingabe zu einer automatischen Verstärkungssteuerung 69. Der Ausgang des Digitalwandlers 68 ist weiterhin an einen Multiplexer 70, ein Notchfilter 71 und an einen Schmalband-Interferenzabtaster 72 angeschlossen. Der Ausgang des Notchfilters 71 ist mit dem zweiten Eingang des Multiplexers 70 verbunden. Der Schmalband-Interferenzabtaster 72 tastet das Vorhandensein eines Amateurfunksignals ab, welches in dem Frequenzbereich von 1,82 MHz liegt. Wenn ausreichende Signalpegel in dem Amateurfunkband in dem empfangenen Signal abgetastet werden, wird der Multiplexer 70 so eingestellt, dass der Ausgang des Notchfilters 71 durchgeschaltet ist. Die Mittenfrequenz und die Bandbreite des Notchfilters 71 werden zur Abdeckung des Amateurfunkbands eingestellt. Die Ausgabe des Multiplexers 70 ist Eingabe für ein In-Phase-Filter 73, ein Quadraturfilter 74 und eine Zeitablaufsteuerschaltung 75. Die In-Phase- und Quadratursignale, die von dem In-Phase- und Quadraturfilter 73, 74 ausgegeben werden, werden in einen adaptiven Equalizer 76 eingegeben. Die von dem adaptiven Equalizer 76 ausgegebenen In-Phase- und Quadratursignale werden durch einen Slicer 77 eingegeben, welcher ein Rückkopplungssignal zur Steuerung des adaptiven Equalizers 76 und der Zeitablaufsteuerschaltung 75 erzeugt. Die Zeitablaufsteuerschaltung 75 gibt ein Signal an einen spannungsgesteuerten Quarzoszillator/Phase Locked Loop 78 aus. Die Ausgabe der Phase-Locked-Loop 78 ist Eingabe für eine Taktgeneratorschaltung 79, die Taktsignale erzeugt, die intern von dem Modem 10 benutzt werden. Die I- und Q-Ausgabesignale des Slicers 77 sind Eingabe an einen Symboldekodierer 80. Der Symboldekodierer 80 erstellt eine beste Festlegung unter den Konstellationspunkten gemäß der I- und Q-Eingabesignale. Die Datenbits, welche das abgetastete Symbol repräsentieren, werden von dem Symboldekodierer 80 ausgegeben und in einen in 14b dargestellten Framedeformatierer 81 eingegeben. Der Framedeformatierer 81 ist an einen De-Interleaver 82, einen Dekodierer 83 und einen Sync-Abtaster 84 gekoppelt. Der Sync-Abtaster 84 entspricht dem Sync-Muster und sucht mehrfache Sync-Vorkommen in dem eingegebenen Datenstrom. Sobald ein Sync-Signal abgetastet wird, werden die Headerdaten von dem Frame durch den Framedeformatierer 81 gelesen und in den Dekodierer 83 eingegeben. Die Ausgabe des Dekodierers 83 ist Eingabe für einen De-Randomizer 85. Die Ausgabe des Dekodierers 83 und des De-Randomizers 85 wird einem Headerdatenanalysierer 86 zugeleitet. Die Headerdaten werden analysiert, um fehlende Frames festzustellen, Adressierungsfunktionen auszuführen, usw.
Der Framedeformatierer 81 gibt weiterhin einen Datenstrom an den De-Interleaver 82 aus, welcher die empfangenen Daten entmischt. Die Ausgabe des De-Interleavers 82 ist Eingabe für einen Dekodierer 87. Die Ausgabe des Dekodierers 87 wird einem De-Randomizer 88 zugeführt, welcher die empfangenen Daten entschlüsselt. Die Ausgabe des De-Randomizers ist Eingabe für die Frame-FIFO-Einrichtung 89, welche die Differenzen der Datenraten zwischen dem Modem 10 und der an dem Modem angeschlossenen Kommunikationseinrichtung abgleicht. Die Ausgabe der Frame-FIFO-Einrichtung 89 ist Eingabe für eine Empfangsinterfaceschaltung 90, welche das empfangene Datensignal ausgibt. Der Empfangstakt, der von der an dem Modem 10 angeschlossenen Dateneinrichtung erzeugt wird, wird dem Empfangsinterface eingegeben und hat die Funktion, ein Taktsignal für die Empfangsdaten zur Verfügung zu stellen.
Die Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die sich zwischen einem zweiten Kommunikationslayer und einem ersten Kommunikationslayer nach dem Ethernetstandard ausdehnt. Die Ethernet-Anpassungsvorrichtung 3 benutzt alle Ethernet-Tools, wie beispielsweise COL, CRS auf der zweiten Layerseite, um die Leistungsfähigkeit von Puffer und Datenfluss zu erhöhen. Das CRS-Signal und das COL-Signal werden imitiert, um die Standard-Ethernet-Datenpumpe in dem physikalischen Mode zu emulieren, und um einen Ethernet-Medium-Access-Controller in dem MAC-Mode zu emulieren.
Die Spiegelung der Registerinhalte des SMI-Interface über einen Link ermöglicht einen normalen Betrieb des MAC-Layer und des physikalischen Ethernetlayer, ohne davon Kenntnis zu nehmen, dass ein neues Telekommunikationsmedium 4 zwischen dem Ethernet-Medium-Access-Controller (MAC) auf der einen Seite und der Ethernet-Datenpumpe auf der anderen Seite vorgesehen ist. Durch Verwendung spezieller Nachrichtenprotokolle über das neue Telekommunikationsmedium 4 ist es möglich, Informationen zu teilen bzw. gemeinsam zu nutzen, beispielsweise solche wie Belastungsausgleich, SMI-Aktivitäten, Auto-Negotiation, Daten-Link, Geschwindigkeitsduplexmode, und dergleichen. Eigenerkennung der physikalischen Etherneteinrichtung macht es möglich, seinen eigenen Geschwindigkeitsabtaster zu verwenden. Das neue Telekommunikationsmedium 4 kann gleichzeitig für weitere Anwendungen benutzt werden.

Claims

Ethernet-Anpassungsvorrichtung zur Datenübertragung zwischen einer Standard-Ethernet-Datenpumpe (8) und einem Ethernet-Medium-Access-Controller (7) über ein Telekommunikationsmedium (4), welche Folgendes aufweist: (a) eine von Medien unabhängige Schnittstelle im Dual-Mode bzw. ein Dual-Mode Media Independent Interface (9), welche(s) in einem PHY-Mode die Standard-Ethernet-Datenpumpe emuliert, und welche(s) in einem MAC-Mode den Ethernet-Medium-Access-Controller (MAC) emuliert; (b) eine mit dem Telekommunikationsmedium (4) verbundene Datenpumpe (10); und (c) einen Datenpuffer (11) zur Speicherung von mindestens einem zwischen der Standard-Ethernet-Datenpumpe (8) und dem Ethernet-Medium-Access-Controller (7) zu übertragenden Ethernet-Datenpaket.
Ethernet-Anpassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Telekommunikationsmedium (4) als eine Telefonleitung ausgebildet ist.
Ethernet-Anpassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Datenpumpe (10) ein 10 BaseS-Datenmodem ist.
Ethernet-Anpassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dual-Mode Media Independent Interface (9) mittels einer Schalteinrichtung (14) auf den PHY-Mode oder auf den MAC-Mode eingestellt ist.
Ethernet-Anpassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dual-Mode Media Independent Interface (9) Folgendes aufweist: ein serielles Managementinterface bzw. Serial Management Interface (42, 45, 47), welches über eine SMI-Datenleitung (43) an einen Ethernet-Medium-Access-Controller oder an eine Standard-Ethernet-Datenpumpe zum Austausch von SMI-Datenframes, die SMI-Nachrichten aufweisen, anschließbar ist, und ein Data Flow Interface bzw. Datenflussinterface (21, 23, 27, 32, 35), welches über einen Datenbus an einen Ethernet-Medium-Access-Controller oder an eine Standard-Ethernet-Datenpumpe zum Austausch von Ethernet-Datenpaketen anschließbar ist.
Ethernet-Anpassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Serial Management Interface (42, 45, 47) Folgendes aufweist: eine Deframing-Schaltung (42) für ein Deframing der über die SMI-Datenleitung (43) gelieferten SMI-Datenframes; einen Dekodierer (45) zur Dekodierung der SMI-Nachrichten; und einen Satz von SMI-Registern (47).
Ethernet-Anpassungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die SMI-Register mindestens Folgendes aufweisen: ein Befehlsregister; ein Statusregister; ein Identifizierungskode-Register; ein Negotiation Advertisement Register; und ein Auto-Negotiations Partner Ability Register.
Ethernet-Anpassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Serial Management Interface (9) an eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (13) angeschlossen ist.
Ethernet-Anpassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Datenflussinterfaceschaltung (21, 23, 27, 32, 35) über Steuerleitungen (26) mit einer Datenpuffersteuerschaltung (12) verbunden ist.
Ethernet-Anpassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Telekommunikationsmedium (4) als ein drahtloser Telekommunikationskanal ausgebildet ist.
Ethernet-Anpassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Telekommunikationsmedium (4) als ein optischer Telekommunikationskanal ausgebildet ist.
Ethernet-Anpassungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, wobei der Registerinhalt von jedem SMI-Register gespiegelt ist.