ES2224432T3 - 10/100 mbps mecanismo automatico de la seleccion del protocolo para la red lan. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para la comunicación en una red. Éste consta de: Un driver (110) para transmitir datos; Un receptor (112) para recibir datos; Un puerto (100), conectado al driver (110) y al receptor (112), para la comunicación en red. Una lógica de negociación (122), conectada al driver (110) y al receptor (112), para seleccionar un primer protocolo en la red. Una lógica de detección de errores (124), conectada al puerto (100), para detectar un recuento de errores; y Un controlador de protocolo (126), conectado a la lógica de negociación (122) y a la lógica de detección de errores (124), en el que el recuento de errores pone en funcionamiento el controlador de protocolo (126) con el fin de proporcionar un segundo protocolo.

Description

10/100 Mbps mecanismo automático de la selección del protocolo para la red LAN.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

La presente invención está relacionada, en general, con un método y un mecanismo para seleccionar un protocolo de red y, más concretamente, con un método y un mecanismo para detectar las limitaciones de red y seleccionar un protocolo adecuado.

2. Descripción de materias relacionadas

Los recientes avances en las comunicaciones de datos han proporcionado grandes progresos en la repartición de recursos entre los sistemas informáticos a través de redes, los cuales ofrecen canales de transmisión de datos a gran velocidad. Las redes permiten la versatilidad al definir una norma estándar de comunicación, de modo que la información, acordada en base a un protocolo estándar, pueda intercambiarse mediante aplicaciones de usuario. La popularidad de las redes crece a la par que la demanda de rendimiento. En los edificios de oficinas, se empiezan a establecer protocolos más sofisticados, con el fin satisfacer esta demanda, y se utiliza un cable de par trenzado para que varios usuarios tengan acceso a los recursos compartidos con el mínimo gasto.

Como podrán observar aquellos entendidos en la materia, las redes de comunicación y su funcionamiento pueden describirse según el conjunto de protocolos de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI). Éstos comprenden siete capas, entre las que se incluyen: capa de aplicaciones, capa de presentación, capa de sesión, capa de transporte, capa de red, capa de enlace y capa física. El modelo OSI fue desarrollado por la Organización Internacional para la Normalización (ISO) y aparece definido en "The Basics Book of OSI and Network Management" por Motorota Codex; editorial Addison-Wesley Publishing Company, Inc., 1993, (Primera edición, Septiembre, 1992).

Cada capa del modelo OSI realiza una tarea de transmisión de datos específica, un servicio hacia y para la capa que lo precede; por ejemplo, la capa de red proporciona un servicio para la capa de transporte. Este proceso puede asemejarse al hecho de introducir una carta en una serie de sobres antes de enviarla por correo. Cada sobre añade una nueva capa de procesamiento o información necesaria para el proceso de transmisión. Así pues, todos los sobres ayudan a asegurar que la carta llegue a la dirección adecuada y que el mensaje recibido sea idéntico al mensaje enviado. Una vez que el paquete ha sido recibido en destino, se abren los sobres, uno a uno, hasta que la carta aparece exactamente igual a cómo fue escrita.

Sin embargo, en una transmisión de datos, ninguno de los usuarios finales es consciente de la existencia de los "sobres", los cuales realizan su función de modo transparente. Por ejemplo, se puede seguir la pista de una transacción de un cajero automático a través de un sistema OSI multinivel. Un sistema de nivel múltiple (Sistema Abierto A) proporciona un nivel de aplicación que actúa como interfaz para la persona que intenta realizar la transacción; mientras que el otro sistema de nivel múltiple (Sistema Abierto B) proporciona una capa de aplicación que hace de interfaz para el software de aplicación en el servidor del banco. Los niveles correspondientes en los Sistemas Abiertos A y B se denominan niveles iguales y se comunican por protocolos iguales. Estos protocolos iguales facilitan el soporte de comunicación para una aplicación de usuario, realizando funciones de transacción similares, tales como, hacer un cargo a una cuenta, dispensar divisas o abonar una cantidad a una cuenta.

La información real fluye entre los dos sistemas abiertos (Sistema Abierto A y Sistema Abierto B), pero en uno de los sistemas, la información transcurre de arriba hacia abajo (Sistema abierto A, la fuente) a través de la línea de transmisión de datos; mientras que en el otro sistema abierto (Sistema Abierto B, el destino), la información transcurre de abajo hacia arriba. Cada vez que los datos de aplicación del usuario descienden de una capa a otra dentro del mismo sistema, se añade más información de procesamiento. Cuando la misma capa en el otro sistema elimina y procesa esta información, se produce el desarrollo de otras tareas (error de conexión, control de flujo...)

La Organización Internacional para la Normalización (ISO) ha definido las siete capas, que se describen a continuación, según el orden que sigue la información desde que sale de la fuente:

Capa 7 (capa de aplicaciones): estipula que una aplicación de usuario, tal como sacar dinero de un cajero automático, haga de interfaz con la capa de aplicación OSI. La capa de aplicación OSI tiene una capa igual y correspondiente en el otro sistema abierto, el servidor del banco.

Capa 6 (capa de presentación): asegura que la información del usuario (una solicitud para sacar 50 euros en efectivo de una cuenta corriente, por ejemplo) esté en un formato que el sistema abierto de destino pueda entender; es decir, en una secuencia de unos y ceros.

Capa 5 (capa de sesión): proporciona un control de sincronización de datos entre los sistemas abiertos; es decir, asegura que las configuraciones de bits que pasan por la capa 5 de origen sean las mismas que las que atraviesan la capa 5 de destino.

Capa 4 (capa de transporte): asegura que se haya establecido un enlace de extremo a extremo entre los dos sistemas abiertos y que éste sea seguro. Por ejemplo, la capa 4 en su destino confirma la petición de conexión, por decirlo de otro modo, confirma que la ha recibido de la capa 4 de origen.

Capa 3 (capa de red): permite enviar y retransmitir datos a través de la red; entre otras cosas, en la salida de la capa 3, se coloca una dirección en el sobre que, más tarde, es leída en la capa 3 de destino.

Capa 2 (capa de enlace): engloba el control de flujo de información a medida que los mensajes se transmiten por esta capa en un sistema abierto y asciende, a través de la capa igual, en el otro sistema abierto.

Capa 1(capa física): comprende las condiciones en las que el equipo de transmisión de información está conectado mecánica y eléctricamente, así como los medios por los que la información se mueve a través de esos enlaces físicos, desde la capa 1 de origen, hasta la capa 1 de destino.

La norma IEEE Std. 802 es la norma clave para las tecnologías de red de área local y metropolitana (LAN/MAN). Esta norma IEEE Std. 802 define la relación entre la familia de estándares 802 y el Modelo de Referencia para Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) de la ISO (Organización Internacional para la Normalización). Por lo general, la norma IEEE Std. 802 ordena los protocolos funcionales, eléctricos y mecánicos, así como las capas de enlace físicas y de datos para redes de área local y metropolitana (LAN/MAN). La especificación aumenta los principios de redes, que corresponden al modelo de siete capas ISO OSI, generalmente conocido como "Ethernet". Este modelo consiste en una jerarquía de siete capas; las capas de nivel más bajo; es decir, la capa física y la capa de enlace, constan de unos módulos funcionales que especifican los medios de transmisión física, el modo en que los nodos de la red se conectan, los mecanismos que transmiten la información a través de los medios de transmisión física de manera perfecta y el formato que debe tomar la información para poder ser transmitida.

Aunque, hoy por hoy, se utilizan varios tipos de tecnología LAN, Ethernet es, sin duda, la más conocida. Los estándares Ethernet incluyen protocolos para un sistema de transmisión en banda base de 10 Mbps, conocidos como 10 Base-X. Los ordenadores provistos de una interfaz Ethernet 10 Base-X podrán conectarse a otros ordenadores a través de la Ethernet LAN. Las conexiones Ethernet LAN proporcionan redes de transmisión de datos rápidas y seguras. Sin embargo, la necesidad de transmitir la información a mayor velocidad ha llevado a desarrollar estándares más veloces; como es el caso de los estándares Fast Ethernet, más conocidos como 100 Base-X. Por norma general, los estándares 100 Base-X siguen a los estándares 10 Base-X, con la diferencia de que la transmisión en banda base aumenta de 10Mbps a 100Mbps. No obstante, el estándar 100 Base-X retiene el mecanismo original de control de acceso al medio CSMA/
CD.

Los estándares 100 Base-X incluyen el estándar 100 Base-T para interconectar dispositivos con un cable telefónico de par trenzado común. El estándar 100 Base-T goza de mucho éxito porque proporciona una red LAN barata en muchas oficinas módem.

Asimismo, los estándares Fast Ethernet 100 Base-X poseen mecanismos de autonegociación de la velocidad. A medida que los estándares para Ethernet a 100Mbps se han ido adoptando, a los ordenadores se les ha provisto de interfaces Ethernet que funcionan, tanto a 10Mbps, como a 100Mbps. La función de autonegociación es una parte opcional del estándar Ethernet, que permite a los dispositivos intercambiar información sobre sus capacidades. A su vez, permite a los dispositivos utilizar una configuración automática con el fin de seleccionar un modo común de comunicación con el enlace. Por lo general, la autonegociación proporciona un ajuste de velocidad automático para los dispositivos multi-velocidad en una red LAN. Las interfaces Ethernet multi-velocidad pueden beneficiarse así de la velocidad máxima de la red
LAN.

Durante la fase de instalación de velocidad, la autonegociación intercambia información sobre los dispositivos en el enlace de comunicación. Esta información se intercambia a través de impulsos de enlace a 10Mbps. Los dispositivos, capaces de establecer la comunicación a 100Mbps, pueden avisar de su capacidad, enviando un paquete de datos a 10Mbps, comúnmente conocido como impulsos de enlace rápidos. Una vez que los dispositivos del enlace de comunicación advierten dicha capacidad, el enlace se establecerá a 100Mbps utilizando un protocolo 100 Base-X.

Tras establecer una conexión Ethernet, los dispositivos de red realizan una transmisión en serie en banda base de codificación Manchester. Los dispositivos embalan los datos en tramas, conocidos, algunas veces, como paquetes. Cada paquete Ethernet incluye, normalmente, un preámbulo con una longitud de 62 bytes, un delimitador de inicio de trama con una longitud de 2 bytes, una dirección de destino (6 bytes), una dirección de origen (6 bytes), una dirección de longitud tipo (2 bytes), un campo de datos de 46 a 1,5 Kbytes y una secuencia de verificación de trama de 4 bytes.

Estos paquetes se envían físicamente a través de una red que interconecta los dispositivos. El estándar IEEE 802.3.1.4 define las características físicas para cada cableado en un número de categorías. La Categoría 3, por ejemplo, tal y como se define en el estándar IEEE 802.3, define un par trenzado con características de transmisión específicas de hasta 16 MHz; y la Categoría 5 define un par trenzado con características de transmisión específicas de hasta 100Mhz.

Los dispositivos 100 Base-T, interconectados por un cable de Categoría 3, comenzarán la instalación de un enlace de comunicación mediante la autonegociación. Los dispositivos advierten de su capacidad de 100Mbps a través de impulsos de enlace rápidos a 10Mbps. Así pues, la función de autonegociación podrá establecer un enlace de comunicación 100 Base-T a 100Mbps. Tal y como se ha mencionado anteriormente, el cable de Categoría 3 sólo incluye unas características de transmisión de hasta 16 MHz. Por lo tanto, el enlace de comunicación 100 Base-TX podrá o no funcionar sin fallos. En concreto, cuando el cable de interconexión de Categoría 3 exceda los requisitos establecidos en el estándar IEEE Std. 802.3, de forma que sus características de transmisión sobrepasen los 100Mhz, el cable podrá soportar el enlace de comunicación 100 Base-TX. Sin embargo, cuando las características de transmisión del cable de interconexión de Categoría 3 no excedan los 100Mhz, el enlace de comunicación puede funcionar esporádicamente o no funcionar en absoluto.

Si las características de transmisión de los elementos de red se determinan con cuidado, un administrador de red puede evitar conectar los dispositivos a 100Mbps con un cable de frecuencia inferior. Esto puede suponer tener que rehacer toda la instalación de cableado de un edificio, con el fin de proporcionar el cableado adecuado para los dispositivos a 100Mbps. Si no, el administrador del sistema tendrá que forzar manualmente los dispositivos conectados a través de un cable de Categoría 3 para poder comunicarse, utilizando una tarjeta de red 10-Base-T a 10 Mbps. Por norma general, los dispositivos de red incluyen unos interruptores DIP o cualquier otro mecanismo de ajuste para seleccionar un protocolo. Cualquiera de las opciones mencionadas permite, de manera eficaz, que el administrador del sistema pueda evitar un eventual problema de cable. Sin embargo, ambas opciones exigen que el administrador del sistema vigile las características de los dispositivos de todos los elementos de red. Esta vigilancia exige bastante tiempo al administrador del sistema y requiere unos aparatos de medida muy costosos, especialmente en los puntos en los que los tipos de cable no puedan determinarse.

En muchas oficinas con redes LAN, por ejemplo, los cables de interconexión no están a la vista. Por lo general, en los cables no se especifica el tipo al que pertenecen e incluso, pueden haberse instalado hace años para un tipo específico de red. A medida que se mejoran los dispositivos en la red, el administrador del sistema tiene la posibilidad de intentar incrementar la velocidad de bits en la red. Así pues, el administrador del sistema debe asegurarse de que los cables instalados puedan soportar el aumento de velocidad de bits. A fin de tomar esta decisión, el administrador del sistema debe aplicar a la red una señal de alta frecuencia y medir la señal que se recibe en otros puntos de la red. El administrador del sistema podría, simplemente, utilizar dos dispositivos de red que envíen y reciban señales de prueba a distintas velocidades de bit, con el fin de determinar la respuesta de frecuencia; o bien, podría utilizar un generador de señales y un osciloscopio para medir la respuesta de frecuencia de la red. En cualquier caso, el administrador del sistema tendrá que invertir mucho tiempo en la tarea y utilizar herramientas sofisticadas para poder determinar la velocidad máxima de bits de la red.

En algunos casos, el administrador del sistema puede no ser consciente del potencial del conflicto de interconexión. El administrador del sistema puede inconscientemente instalar unos dispositivos 100 Base-T en una red de cable de Categoría 3 y darse cuenta de que esta mejoría en la red no funciona. Así pues, el administrador deberá invertir mucho tiempo en detectar el problema y buscar las soluciones.

La patente norteamericana No.5.491.687 describe un método y un sistema para cambiar dinámicamente los modos operativos en un conmutador de red de área local (LAN). En un conmutador LAN, se selecciona un primer modo operativo en el que se analizan las tramas en busca de errores, mientras los arcos de trama pasan del puerto de origen al puerto de destino. El conmutador LAN calcula la tasa de error en función del porcentaje de tramas erróneas que lo atraviesan. Cuando la tasa de error supera el límite más alto de la tasa, el modo operativo cambia a un segundo modo, en el que toda la trama se protege y rastrea en búsqueda de errores, antes de que ésta pase del puerto de origen al puerto de destino. Después, el modo operativo puede volver al primer modo, siempre y cuando, la tasa de error sea inferior al límite más bajo. Asimismo, el conmutador LAN puede cambiar los modos operativos en función de la banda que indica la tasa de incremento o disminución del registro de error.

La patente PCT WO 97/29573 describe un repetidor de red (300) con capacidad de conmutación de velocidad automática. El repetidor incluye: un primer repetidor (306) para conectar los dispositivos, que operan en la primera tasa, a una primera tarjeta madre posterior (310); un segundo repetidor (308) para conectar los dispositivos, que operan en la segunda tasa, a una segunda tarjeta madre posterior (312); y una estructura de puerto de conmutación (304), conectada al primer y segundo repetidor, para determinar la velocidad de transmisión desde una señal al puerto (302) y para encaminar la señal a uno de los repetidores, según la determinación de la velocidad de transmisión. El repetidor incluye: un controlador en serie para acceder a los contadores de gestión internacional; unos diodos fotoemisores (LED) para proporcionar la información del estado del repetidor, y un controlador de acceso a medios para controlar ciertas funciones, entre las que se incluyen la transmisión, el bucle y la recepción de tramas Ethernet.

La patente norteamericana No. 5.541.957 describe un aparato de transmisión de datos, que consta de: un primer y un segundo transmisor, un transformador de transmisión y una unidad de conexión que permite conectar el transformador al cable de salida de par trenzado. El primer transmisor filtra la información y transmite los datos al transformador a la primera velocidad de transmisión de datos. El segundo transmisor transmite la información de salida al transformador a una segunda velocidad de transmisión de datos, generalmente mayor. El sistema receptor de datos consta de: el receptor primero y segundo, un transformador-receptor y una unidad de conexión para unir un cable de entrada de par trenzado al transformador-receptor. Los receptores primero y segundo reciben la información entrante desde el devanado secundario a las velocidades de transmisión primera y segunda, respectivamente. La información entrante viene suministrada a través de unos canales de transmisión de información que se extienden desde el transformador-receptor hasta los receptores, en forma de cadena tipo margarita. La información (que se mueve a cualquier velocidad de transmisión) puede transmitirse y recibirse sin necesidad de una "conmutación caliente" en los canales de información. Los cables ópticos, incluido el transceptor óptico, pueden usarse con, o en lugar de, los cables de par trenzado.

El Adaptador simplificado del Transceptor 100 Base-T4, el Repetidor y el Diseño Electrónico del Diseño del Conmutador introdujeron los transceptores y repetidores Cypress 100 Base-T4, así como la función de autonegociación en el manejo de la transmisión
full-dúplex y half-dúplex a 10Mbit/s y 100Mbit/s.

A fin de evitar estos problemas, los dispositivos de red han de proporcionar un método y un mecanismo, capaces de percibir si el cable de interconexión es capaz de soportar la velocidad del protocolo más rápido. Donde no haya cable, los dispositivos de red deberán ceder al protocolo más rápido que el cable pueda soportar. El método y el mecanismo han de implementarse de manera fácil y económica. Además, los dispositivos de red han de disponer de un mecanismo capaz de comunicar al administrador del sistema la velocidad de comunicación. Cuando el cable de interconexión limite dicha velocidad, los dispositivos de red deberán asimismo notificárselo al administrador del sistema.

Sumario de la invención

Para solucionar los problemas asociados a la materia anteriormente descrita, y a fin de solucionar otras limitaciones que puedan presentarse al leer y entender la presente especificación, esta invención presenta un mecanismo automático de selección de protocolo.

La presente invención soluciona los problemas descritos anteriormente, facilitando un driver para la transmisión de datos, un receptor para recibirlos, un puerto conectado al driver y al receptor para la comunicación en la red, un sistema de negociación unido al driver y al receptor para seleccionar un primer protocolo, un sistema de detección de errores conectado al controlador para detectar cualquier punto de error y un controlador de protocolo unido al sistema de negociación y a la detección de errores, donde el punto de error hace que el controlador de protocolo provoque un segundo protocolo.

La presente invención puede incluir un repetidor que, conectado al receptor y al transmisor, hace que un driver transmita una copia de la información recibida a través del receptor.

Un aspecto de la presente invención puede incluir un indicador para mostrar un protocolo activo y una limitación de la velocidad de transmisión del cable.

Estas y otras ventajas y rasgos novedosos, característicos de la presente invención, se explican, con más detalle, en las reivindicaciones adjuntas a este documento, formando parte del mismo. No obstante, para una mejor comprensión de la invención, de sus ventajas y de los objetos obtenidos de su utilización, se debería hacer referencia a las ilustraciones, que también forman parte del presente documento, así como al material descriptivo que lo acompaña, en el que se han ilustrado y descrito ejemplos específicos de un sistema en virtud de la invención.

Breve descripción de las ilustraciones

Haciendo referencia a las ilustraciones, existen unos números de referencia que representan las distintas partes de las ilustraciones:

Fig.1- Diagrama de sistema de una red de ordenadores: ilustra el uso de un mecanismo de selección de protocolo automático, de conformidad con la presente invención.

Fig.2- Gráfica de una fracción de un paquete de datos 100 Base-T, recibido a través de un cable de Categoría 5.

Fig.3- Gráfica de una fracción de un paquete de datos 100 Base-T, recibido a través de un cable de Categoría 3.

Fig.4- Diagrama funcional de un mecanismo de interrupción según la presente invención.

Fig.5- Diagrama funcional de otro mecanismo de interrupción según la presente invención.

Fig.6- Organigrama que ilustra un método para la selección automática de un protocolo según la presente invención.

Descripción detallada de la invención

En la siguiente descripción de las expresiones ejemplares, se hace referencia a las ilustraciones adjuntas, las cuales forman parte del documento, y en las que se muestran las expresiones específicas en las que la invención se puede poner en práctica. Pueden utilizarse otras expresiones, así como se pueden hacerse cambios estructurales sin apartarse del alcance de la presente invención.

La presente invención facilita un mecanismo de selección de protocolo automático para utilizar en redes de ordenadores. El mecanismo de selección de protocolo automático tiene como función detectar el protocolo más rápido que puede soportar un enlace de comunicación en una red de ordenadores.

La Fig.1 muestra una red de ordenadores (10) que interconecta un conjunto de dispositivos de red. Estos dispositivos de red constan de un hub repetidor (40) que funciona como estación central para interconectar el resto de dispositivos de red. Además, la red de ordenadores (10) incluye un ordenador con una tarjeta de red 10 Base (24) y unos ordenadores con tarjeta de red 100 Base (20, 22, 26 y 28). Estas redes de ordenadores se conectan al hub repetidor (40) a través de unos enlaces de cable de Categoría 3 (34, 36 y 38) y de unos enlaces de cable de Categoría 5 (30, 32 y 39). Asimismo, la red de ordenadores (10) incluye un repetidor (42) para conectar, a larga distancia, el ordenador de red 100 Base (28) al hub repetidor central (40).

El hub repetidor (40) posee capacidad de autonegociación y comunicación 100 Base. Por lo tanto, el hub repetidor autonegociará con los ordenadores de red 100 Base (20, 22, 26 y 28), mediante un enlace de cable de Categoría 5 (30 y 32), a fin de seleccionar un protocolo de comunicación 100 Base.

Como ya se ha mencionado anteriormente, el estándar IEEE 802.3 especifica que el protocolo de autonegociación incluye impulsos de enlace rápidos, que son enviados a través de los dispositivos de red para indicar las capacidades 100 Base. Estos impulsos de enlace rápidos tienen una velocidad de transmisión de 10Mbps. Tras seleccionar un protocolo 100 Base, utilizando impulsos a 10Mbps, los ordenadores de red 100 Base se comunican mediante enlaces de cable de Categoría 5 (30 y 32) a 100Mbps. Aquellos diestros en la materia apreciarán que, cuando la configuración física se ajusta al estándar IEEE 802.3, los enlaces de red proporcionan una comunicación rápida y segura.

Como ocurre con los ordenadores de red 100 Base, los ordenadores de red 10 Base también se comunican a través del hub repetidor para establecer un protocolo de comunicación. Aquí, el ordenador de red 10 Base (24) envía impulsos de enlace a una velocidad de 10Mbps, lo que indica una capacidad 10 Base. Por consiguiente, el hub repetidor (40) selecciona un protocolo 10 Base para comunicarse con el ordenador de red 10 Base (24). Tal y como aquellos entendidos en la materia podrán apreciar, aunque este enlace de red no proporcione la velocidad asociada al enlace 100 Base, sí proporciona, por el contrario, una comunicación rápida y segura.

El ordenador de red 100 Base (26) se conecta al hub repetidor (40) a través de un enlace de cable de Categoría 3 (36). El protocolo de comunicación comienza a anunciar, a través del hub repetidor (40) y del ordenador de red 100 Base (26), sus capacidades 100 Base, utilizando impulsos de enlace rápidos. De nuevo, estos impulsos de enlace rápidos se transmiten a una velocidad de 10Mbps a través de un enlace de cable de Categoría 3 (36), el cual tiene una capacidad de transmisión de hasta 16Mbps. Así pues, la función de autonegociación seleccionará con éxito un protocolo 100 Base-T.

Los dispositivos de red comienzan entonces a transmitir la información, utilizando el protocolo 100 Base-T. Sin embargo, como el cable de Categoría 3 puede no facilitar una transmisión efectiva para este protocolo, la información recibida puede alterarse. Cuando el ordenador de red 100 Base (36) se construya según las especificaciones de la presente invención, el ordenador de red (26) detectará automáticamente los errores en los paquetes de datos enviados o recibidos. El ordenador de red (26) controla los errores detectados. Cuando el número total de errores o el índice de errores, o cuando cualquier otra medida de transmisión o recepción errónea excedan el límite del nivel, el ordenador de red se desconecta del enlace. Es entonces, cuando el ordenador de red (26) y el hub repetidor (40) renegocian el protocolo de enlace. Como resultado de los errores detectados, el ordenador de red no anuncia su capacidad 100 Base, de modo que el enlace se establecerá utilizando un protocolo 10 Base u otro más seguro. Asimismo, el hub repetidor (40) puede detectar, de manera automática, los errores en los paquetes de datos enviados o transmitidos, a fin de renegociar un protocolo más seguro.

El ordenador de red 100 Base (28) se conecta al hub repetidor (40) a través de un enlace de cable de Categoría 5 (39), del repetidor (42) y del enlace de cable de Categoría 3 (38). Tanto el repetidor (42), como el ordenador de red 100 Base (28) incluyen capacidades 100 Base. Por lo tanto, el repetidor (42) y el ordenador de red 100 Base (28) pueden autonegociar un protocolo de enlace 100 Base. Del mismo modo, el repetidor (42) y el hub repetidor (40) pueden también autonegociar un protocolo de enlace 100 Base. Sin embargo, cuando el hub repetidor (40) transmite o recibe información en el ordenador de red 100 Base (28), utilizando el protocolo de comunicación 100 Base, la información puede dañarse por un enlace de cable de Categoría 3 (38). El hub repetidor (40) y el repetidor (42) detectan, de manera automática, los errores que resultan de la información computada. Cuando esto ocurre, el repetidor (42) y el hub repetidor (40) desconectan automáticamente el enlace para renegociar un protocolo de comunicación a una velocidad inferior que pueda ser soportado a través del enlace de cable de Categoría 3 (38).

Tal y como se ha mencionado anteriormente, el estándar IEEE 802.3 incluye una descripción para la capa física de un enlace de comunicación. Más concretamente, éste define la señal eléctrica para un paquete de datos, el cual incluye: un preámbulo, un delimitador de inicio de trama, una dirección de destino, una dirección de origen, una dirección de longitud tipo, un campo de datos y una secuencia de verificación de trama.

En general, el preámbulo es una secuencia de 56 bits con alternancia de "0s" y "1s", que se utiliza para la sincronización. El delimitador de inicio de trama define una secuencia de 8 bits, también con alternancia de "0s" y "1s", pero con una configuración de bit de "1 1" al final. Los bits finales "1 1" indican el fin de los bits de sincronización y el principio de los datos de control de acceso al medio. La dirección de destino indica la dirección del dispositivo de red al que va dirigida la información. La dirección de origen indica la dirección del dispositivo de transmisión. La dirección de longitud tipo indica la longitud de la información que sigue. El campo de datos incluye la señal física para transmitir los datos desde la dirección de origen a la dirección de destino. Finalmente, la secuencia de verificación de trama es una verificación por redundancia cíclica, que utiliza para la detección de
errores.

Como se describe en el estándar IEEE 802.3, el dispositivo transmisor realiza un cálculo específico en el paquete de datos. La fuente transmite el valor de 32 bit resultante en la última fracción de un paquete. El dispositivo de destino recibe entonces el paquete y calcula la secuencia de verificación de trama, de conformidad con lo dispuesto en el estándar IEEE 802.3. Cuando el valor calculado no coincida con el valor recibido, el dispositivo de destino asume que ha ocurrido un error de transmisión.

La Fig.2 muestra fracciones de los paquetes de datos. Esta figura incluye una parte de la señal del preámbulo (80), recibida desde un dispositivo 100 Base a través de un enlace de cable de Categoría 5. Como se puede observar, la señal de preámbulo recibida (80) mantiene, por norma general, una forma de onda cuadrada. Tal y como podrán apreciar aquellos diestros en la materia, este preámbulo utiliza una codificación Manchester con una secuencia de "1s" y "0s" para comenzar la sincronización de la transmisión de datos. La señal que se muestra en la Fig.2 incluye una parte de la señal de datos (82) La señal de datos (82) puede transmitir muchas y diversas combinaciones de "1s" y "0s", a diferencia del preámbulo, que transmite una secuencia con alternancia de "1s" y "0s". Finalmente, la Fig.2 incluye una fracción de la señal de secuencia de verificación de trama (84). De nuevo, esta fracción del paquete contiene un mecanismo de verificación de errores, para asegurar que la señal transmitida a través del enlace de comunicación no ha sido dañada. El dispositivo receptor compara la señal de secuencia de verificación de trama recibida con la señal de secuencia de verificación de trama que esperaba, a fin de verificar que el paquete se ha recibido correctamente y no se ha dañado a través del enlace de red.

La Fig.3 muestra fracciones de un paquete de datos, transmitido a través de un enlace de comunicación dañado, tal y como ocurre al enviar información 100 Base a través de un cable de Categoría 3. El nivel de voltaje de la señal de preámbulo (90) ha sido reducido significativamente. Además, se ha filtrado la señal de preámbulo (90) con el fin de quitar los bordes agudos de la señal de onda cuadrada transmitida. De la misma manera, la señal de datos (92) ha sido dañada por un enlace de comunicación, por lo que las fracciones de mayor frecuencia de la señal de datos transmitida se han eliminado. Como muestra la señal de datos (92), las fracciones de mayor frecuencia de la señal de datos transmitida se han redondeado significativamente y se ha reducido su amplitud para que muchos "0s" se detecten como "1s" y viceversa. Como se muestra, la señal de secuencia de verificación de trama (94) no ha sido dañada como la señal de preámbulo o la señal de datos (92). Sin embargo, debido a errores anteriores en el paquete recibido, la secuencia de verificación de trama puede no corresponder con la secuencia de verificación de trama esperada, tal y como había calculado el dispositivo receptor, basándose en el paquete recibido.

De acuerdo con la presente invención, el dispositivo receptor puede utilizar estos y otros errores para determinar que el cable de interconexión no proporciona unos medios seguros de comunicación a las velocidades de protocolo seleccionadas. Como resultado, el dispositivo de red provocará una re-negociación del protocolo para seleccionar otro protocolo compatible con el enlace de comunicación.

Volviendo a la Fig.4, se puede ver un diagrama funcional de un mecanismo automático de protocolo, utilizado por los dispositivos de red en la Fig.1. El mecanismo de selección automática de protocolo de la Fig.4 incluye un puerto (100) para conectarse a un enlace de red. A su vez, el puerto (100) se conecta al driver (110) y al receptor (112). El mecanismo de selección de protocolo utiliza el driver (110) para transmitir datos al enlace de red, a través del puerto (100). Asimismo, el receptor (112) acepta la información que llega a través del puerto de red (11) para el mecanismo de selección de protocolo. Tanto el driver (110), como el receptor (112) se conectan al controlador (120).

El controlador (120) incluye una función de negociación (122). Esta función se utiliza para seleccionar un protocolo que transmita los datos a través de un enlace de red. La función de negociación puede incluir lógica para auto-negociaciones, de forma que el dispositivo de red pueda seleccionar un protocolo 100 Base, de conformidad con el estándar IEEE 802.3. El controlador (120) incluye además una parte lógica de detección de errores (124). Esta parte lógica de detección de errores (124) supervisa los datos, tanto transmitidos, como recibidos, en busca de errores. Tal y como se ha mencionado anteriormente, la detección de errores puede incluir: detección de errores para la amplitud de voltaje de baja calidad, pérdida de la señal portadora, como por ejemplo el reloj, o una secuencia de verificación de trama errónea o cualquier otra indicación de error. La parte lógica de detección de errores (124) también incluye una lógica de errores, que determina cuándo el número de errores, recibidos y transmitidos, excede un límite, que indica que el enlace de comunicación es la causa probable de dichos errores. Por otro lado, la lógica de detección de errores puede indicar que el índice de errores excede el límite, que a su vez indica una limitación en el cable de interconexión. La lógica de detección de errores utiliza un cómputo de errores que puede incluir cualquiera de los factores de cómputo de error expuestos anteriormente u otras medidas de transmisión erróneas.

El controlador (120) incluye además un controlador de protocolo (126), conectado operativamente a la parte lógica de detección de errores (124). Cuando el controlador de protocolo advierte que la detección de tasa de errores ha excedido el límite, inicia la lógica de renegociación (122) para renegociar el protocolo. Esta lógica de negociación (122) comienza la renegociación y excluye el primer protocolo seleccionado. Por lo tanto, el dispositivo de red que aplica la lógica de protocolo, mostrada en la Fig.4, seleccionará, de manera automática, un segundo protocolo que pueda ser soportado a través del enlace de comunicación.

El dispositivo de red de la Fig.4 puede, además, incluir una parte lógica dentro del controlador (120), que incluye un repetidor lógico (128). La lógica repetitiva está conectada, operativamente, a un segundo puerto (102) a través del driver (114) y del receptor (116). El puerto adicional (102), el driver (110), el receptor (112) y la lógica repetitiva (128) permiten que el dispositivo pueda utilizarse con esta configuración como un hub repetidor de red. Tal y como los entendidos en la materia pueden apreciar, el dispositivo de red puede asimismo incluir un conjunto de puertos adicionales para interconectar a otros dispositivos. Además, el controlador (120) está conectado operativamente al indicador de protocolo (130) y al indicador de cable (132). El controlador (120) hace que el indicador de protocolo (130) muestre el protocolo seleccionado. Asimismo, el controlador (120) utiliza el indicador de cable (132) para señalar que la lógica de detección de errores ha renegociado un protocolo de red como resultado de una limitación de la tasa del cable esperada.

En la Fig.5, puede observarse otra incorporación de la invención. El dispositivo de la Fig.5 consta de un puerto (140) para conectar a la red. El puerto esta conectado operativamente al controlador (150). Por lo general, el controlador (150) controla las funciones operativas relacionadas con la comunicación de red. Por ejemplo, el controlador (150) formatea la información para la señal de transmisión, recibe las señales entrantes y puede desarrollar acciones similares.

En concreto, el controlador (150) incluye un controlador de negociación (152), una lógica del detector (154) y un controlador de velocidad (156). El controlador de negociación (152) proporciona la funcionalidad descrita en el estándar IEEE 802.3 para negociar un nuevo protocolo de enlace de red con otro dispositivo de red. La lógica de negociación (152) puede incluir una lógica de autonegociación para seleccionar un protocolo con otro dispositivo de red. Esta lógica de negociación selecciona el protocolo más rápido que puedan soportar los dispositivos de red. La lógica del detector (154) está conectada al controlador de negociación (152) y al puerto (140). La lógica del detector (154) detecta los errores, tal y como se ha descrito anteriormente, según el estándar IEEE 802.3. Esta detección de errores puede incluir: una detección portadora, una verificación por suma, una detección válida de carácter y otras detecciones de errores. La lógica del detector (154) se conecta a un controlador de velocidad (156). El controlador de velocidad (156) supervisa el estado de detección de errores para determinar el momento en que el número de errores ha excedido el límite, lo que hace que el controlador de negociación (152) renegocie otro protocolo de red.

Además, el controlador (150) está conectado al indicador de protocolo (160) y al indicador de cable (162). El indicador de protocolo (160) puede indicar el protocolo de red seleccionado. De la misma manera, el indicador de cable puede indicar que la funcionalidad de detección de errores ha provocado que el controlador (150) renegocie el protocolo a un protocolo de red más lento.

En la Fig.6, se muestra un organigrama para la negociación y detección de errores. La operación comienza en el bloque de principio (200). En este punto, un dispositivo de red se pone en funcionamiento y se conecta a la red. El dispositivo de red empieza a negociar con otros dispositivos de red en el bloque (210). Los dispositivos seleccionan el protocolo con mayor velocidad de transmisión. Tras haber seleccionado el protocolo, el dispositivo se mueve hacia el bloque (220), en el que los dispositivos de red pueden intercambiar información.

Mientras se realiza el intercambio de información, el dispositivo detecta un recuento de errores en el bloque (230). El recuento de errores puede incluir un recuento del número de errores detectados, o bien, un número que represente la tasa de error u otros contadores relacionados con los errores, que resultan de la transmisión de datos. El recuento de errores se utiliza en el bloque de decisión (240) para comparar el número de errores con el límite. En caso de que el número sea inferior al valor del límite, el dispositivo vuelve al bloque (220) para intercambiar más información. Sin embargo, en caso de que el número de errores exceda el límite, el dispositivo regresa al bloque (250) y renegocia un segundo protocolo. En el bloque (250), el dispositivo selecciona un nuevo protocolo que tenga una velocidad de transmisión de datos inferior y el enlace de red pueda soportar. Tras la renegociación del protocolo, el dispositivo vuelve al bloque de intercambio (220), en el que puede seguir intercambiando información con otros dispositivos de red.

La explicación anterior, los ejemplos y la información proporcionan una descripción completa de la fabricación y utilización de la invención. Dado que pueden llevarse a cabo muchas otras incorporaciones de la invención, sin tener como punto de partida el campo de aplicación de la misma, la invención se establece según las reivindicaciones anexas.

Claims (21)

1. Un dispositivo para la comunicación en una red. Éste consta de:

Un driver (110) para transmitir datos;

Un receptor (112) para recibir datos;

Un puerto (100), conectado al driver (110) y al receptor (112), para la comunicación en red.

Una lógica de negociación (122), conectada al driver (110) y al receptor (112), para seleccionar un primer protocolo en la red.

Una lógica de detección de errores (124), conectada al puerto (100), para detectar un recuento de errores; y

Un controlador de protocolo (126), conectado a la lógica de negociación (122) y a la lógica de detección de errores (124), en el que el recuento de errores pone en funcionamiento el controlador de protocolo (126) con el fin de proporcionar un segundo protocolo.

2. El dispositivo de la reivindicación 1 consta, entre otros, de una lógica repetitiva (128), conectada al receptor (112) y al driver (110), en el que la lógica repetitiva (128) hace que el driver (110) transmita una copia de la información recibida a través del receptor (112).

3. El dispositivo de la reivindicación 2, en el que el dispositivo consta de varios puertos (100, 102).

4. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que dichos puertos (100, 102) incluyen, por lo menos, un puerto primario (100) y un puerto secundario (102) y en el que la lógica de negociación (128) selecciona, por separado, un protocolo para el puerto primario (100) y un protocolo para el puerto secundario (102)

5. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el primer protocolo consta de una primera velocidad de transmisión de datos y en el que el segundo protocolo consta de una segunda velocidad de transmisión de datos.

6. El dispositivo de la reivindicación 5, en el que la primera velocidad de transmisión de datos es superior a la segunda velocidad de transmisión de datos.

7. El dispositivo de la reivindicación 6, en el que la primera velocidad de transmisión de datos es de 100Mbps y en el que la segunda velocidad de transmisión de datos es de 10Mbps.

8. El dispositivo de la reivindicación 1, consta, entre otros, de un indicador (130) para mostrar un protocolo activo.

9. El dispositivo de la reivindicación 8 consta, entre otros, de un indicador (132) para mostrar la limitación de velocidad del cable.

10. Un método para ajustar la velocidad de transmisión de datos entre los dispositivos de red, según los siguientes procedimientos:

Negociar un primer protocolo;

Intercambiar paquetes de datos en el primer protocolo;

Detectar un recuento de errores a partir de los paquetes de datos que han sido intercambiados; y

Negociar un segundo protocolo, cuando el recuento de errores exceda el límite.

11. El método de la reivindicación 10, en el que el primer protocolo cuenta con una primera velocidad de transmisión de datos; el segundo protocolo cuenta con una segunda velocidad de transmisión de datos, y la primera velocidad de transmisión de datos es superior a la segunda.

12. El método de la reivindicación 11, en el que la primera velocidad de transmisión de datos es de 100Mbps y la segunda velocidad de transmisión de datos es de 10Mbps.

13. El método de la reivindicación 12, en el que el procedimiento de negociación de un primer protocolo consta de una autonegociación.

14. El método de la reivindicación 10, en el que el primer protocolo incluye paquetes con un campo de control, y en el que el procedimiento de detección hace el recuento del número de paquetes con un campo de control erróneo.

15. El método de la reivindicación 10 consta, entre otros, del procedimiento de reinicio de la red, una vez se ha comprobado que el recuento de errores ha excedido el límite.

16. Un selector de protocolo para seleccionar el protocolo de un dispositivo de red, el cual consta de un puerto (100) conectado a una red, en el que el selector de protocolo consta de:

Un controlador de negociación (122), conectado a un puerto (100), para negociar un primer protocolo;

Un detector (124), conectado al puerto (100), para detectar un recuento de error; y

Un controlador de velocidad (126), conectado al controlador de negociación (122) y al detector (124), en el que el controlador de velocidad (126) hace que el controlador de negociación (122) negocie un segundo protocolo cuando el recuento de error supere el límite.

17. El selector de protocolo de la reivindicación 16, en el que el primer protocolo define los paquetes con un campo de control, y en el que el detector (124) cuenta los paquetes, con un campo de control erróneo con el fin de determinar el recuento de errores.

18. El selector de protocolo de la reivindicación 17, en el que el primer protocolo define una primera velocidad de transmisión de datos y el segundo protocolo define una segunda velocidad de transmisión de datos, y en el que la primera velocidad de transmisión de datos es superior a la segunda.

19. El selector de protocolo de la reivindicación 18, en el que el primer protocolo es 100 Base-X y el segundo protocolo es 10 Base-X.

20. El dispositivo de la reivindicación 16 consta, entre otros, de un indicador (130) para visualizar un protocolo activo.

21. El dispositivo de la reivindicación 20 consta, entre otros, de un indicador (132) para visualizar la limitación de velocidad del cable.