TW201330671A - 用於控制接收網路裝置的節能操作的方法 - Google Patents

用於控制接收網路裝置的節能操作的方法 Download PDF

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Abstract

本發明涉及PMD介面之上的能效控制。提供用於控制聯網設備的節能操作的各種實施例。在一實施例中，方法包括確定將減少至網路裝置的傳輸一時間段並且將代碼或信令發送給網路裝置，該代碼或信令指示網路裝置的物理層之上的子系統處於低功率狀態而不減少物理層的活動。另一實施例中，方法包括獲得限定低功率狀態的代碼或信令，回應於所發送的代碼或信令，啟動低功率狀態。另一實施例中，方法包括獲得限定喚醒狀態的代碼或信令，以允許物理層之上的子系統進入低功率狀態而不閒置整個物理層，且回應於所發送的代碼，啟動物理層的喚醒狀態。

Description

用於控制接收網路裝置的節能操作的方法 相關申請的交叉引用
本申請要求於2010年10月7日提交的共同待決的美國臨時申請第61/544,488號、題為“CONTROL OF ENERGY EFFICIENCY ABOVE PMD INTERFACE(PMD介面之上的能效控制)”的優先權，以及於2012年3月22日提交的美國專利申請US 13/427,405的優先權，其全部內容通過引證結合于本文中。
本發明涉及用於控制接收網路裝置的節能操作的方法。
通訊網路(例如，乙太網)成為越來越受歡迎的裝置來用於各種應用程式交換資料。寬頻連接包括網際網路、電纜以及服務提供商所提供的網際網路語音服務，該寬頻連接已經造成通訊量增大，並且最近遷移到乙太網。IEEE標準802.3az-2010(也稱為節能乙太網(EEE))的目的在於，對於物理層(PHY)的選擇組，通過在閒置時將介面下調至低功率模式來節省乙太網的能源。與之相比，普通乙太網介面具有閒置狀態，但大部分電路依然通電，而且與資料傳輸無關。
根據本發明的一個實施例提供一種用於控制接收網路裝置的節能操作的方法，包括：確定至所述接收網路裝置的傳輸將減少一時間段；以及通過網路鏈路發送代碼至所述接收網路裝置，所述代碼限定所述接收網路裝置的物理層之上的子系統的低功率狀態而不減少物理層活動。
在根據本發明的一個實施例的優選實施方案中，所述網路鏈路為乙太網鏈路。
在根據本發明的一個實施例的優選實施方案中，所述低功率狀態為所述子系統所實施的節能乙太網(EEE)功率管理功能。
在根據本發明的一個實施例的優選實施方案中，所述低功率狀態為所述子系統所實施的非EEE功率管理功能。
在根據本發明的一個實施例的優選實施方案中，所述代碼限定所述低功率狀態的活動水準。
在根據本發明的一個實施例的優選實施方案中，所述活動水準低於正常的頻寬。
在根據本發明的一個實施例的優選實施方案中，所述代碼限定保持所述低功率狀態的時間段。
在根據本發明的一個實施例的優選實施方案中，所述保持所述低功率狀態的時間段為預定的時間段。
在根據本發明的一個實施例的優選實施方案中，所述保持所述低功率狀態的時間段基於至所述接收網路裝置的傳輸將減少的時間段。
在根據本發明的一個實施例的優選實施方案中，進一步包括：確定至多個接收網路裝置的傳輸將減少所述時間段的至少一部分；以及將代碼發送給所述多個接收網路裝置中的每一個，所述代碼限定所述接收網路裝置的物理層之上的子系統的低功率狀態並且不減少物理層活動，其中，所述代碼包括用於標識所述多個接收網路裝置中的相應一個接收網路裝置的標識序列。
在根據本發明的一個實施例的優選實施方案中，所述標識序列標識所述多個接收網路裝置的子組。
根據本發明的另一個實施例，提供一種用於控制接收網路裝置的節能操作的方法，包括：從發送網路裝置獲得代碼，所述代碼限定所述接收網路裝置的物理層之上的子系統的低功率狀態而不減少物理層活動；以及回應於所發送的代碼，啟動所述子系統的所述低功率狀態。
在根據本發明的另一個實施例的優選實施方案中，所述網路鏈路為乙太網鏈路。
在根據本發明的另一個實施例的優選實施方案中，所述低功率狀態為沒有活動的睡眠模式。
在根據本發明的另一個實施例的優選實施方案中，所述代碼限定所述低功率狀態的活動水準。
在根據本發明的另一個實施例的優選實施方案中，所述代碼限定所述接收網路裝置的所述物理層之上的多個子系統的低功率狀態。
根據本發明的又一個實施例，提供一種用於控制接收網路裝置的節能操作的方法，包括：從發送網路裝置獲得代碼，所述代碼限定所述接收網路裝置的物理層的喚醒狀態，所述喚醒狀態允許所述物理層之上的子系統進入低功率狀態而不閒置整個物理層；以及回應於所發送的代碼，啟動所述物理層的所述喚醒狀態。
在根據本發明的又一個實施例的優選實施方案中，回應於所限定的喚醒狀態，所述物理層的至少一個子層閒置。
在根據本發明的又一個實施例的優選實施方案中，進一步包括：獲得第二代碼，所述第二代碼限定所述接收網路裝置的 所述物理層的第二喚醒狀態；以及回應於發送的第二代碼，從所述第一喚醒狀態轉變成所述第二喚醒狀態。
在根據本發明的又一個實施例的優選實施方案中，所述發送裝置發送對應於啟動的喚醒狀態的再生信號。
參照以下的附圖能夠更好地理解本發明的許多方面，附圖中的部件未必是以比例繪製的，而是重點在於清楚地示出本發明的原理。此外，在附圖中，貫穿幾幅圖，相同的參考標號表示相應的部件。
參看圖1，其示出了端點103的實例，例如，以伺服器、控制器、或連接到節點106的用戶端(例如，網路內的交換機)為例。通過乙太網鏈路109連接裝置103和106。每個端點103和節點106包括以位於堆疊的底部的物理層(PHY)開始的OSI方式的子系統。PHY提供電、機械和程式介面至傳輸媒體以及其他功能(例如，物理編碼子層(PCS)、物理媒體附加(PMA)子層以及物理媒體相關(PMD)子層。節能網路(EEN)也可由PHY實施。PHY可包括例如100BASE-TX和1000BASE-T層以及10GBASE-T技術和背板介面(例如10GBASE-KR)。
端點103和節點106可被配置成根據IEEE標準802.3az或用於聯網的電子和/或光設備的其他節能標準，經由乙太網鏈路109實施節能乙太網(EEE)。與節能標準(例如，EEE)相關聯的節能源自節省PHY的實際介面(PMD)以及可利用沒有資料傳輸的更高級的子系統。當被配置成實施EEE時，PMD介面回應於經由乙太網鏈路發送的低功耗閒置(LPI)信號，進入“睡眠”模式。LPI提供更低的能源消耗狀態，在具 有低鏈路使用(或高閒置時間時)可使用該更低的能源消耗狀態。控制策略可用於限定EEE操作。
圖2示出了可通過乙太網鏈路109發送的LPI信令的實例。在經由乙太網鏈路109進行活躍的資料傳輸203之後，發送初始的LPI信號206，以將PHY置於睡眠模式。間隔地發送附加的LPI信號209，以再生睡眠模式。當活動即將重新開始時，在使乙太網鏈路109上的活躍資料傳輸218重新開始之前，發送一系列LPI信號，以警告212和喚醒215PMD介面。鏈路和/或PHY通常閒置90%以上的時間。
當PMD介面處於閒置或睡眠模式時，EEN還可以通過使更高級的裝置進入閒置或睡眠模式，來另外地減少能量。隨著控制策略和體系結構變得越來越精緻，PHY之上的層的節能變得比PHY的節能更顯著。然而，在能量節省較低的一些情況下，在EEE控制策略下，在PMD介面可以不啟動LPI。在該情況下，也不會將更高級的子系統置於閒置或睡眠模式。此外，許多乙太網介面未被配置成支援EEE，例如，像1000BASE-LX10之類的光介面或像沒有EEE的1-GBT之類的普通乙太網介面。包括這些非EEE介面的端點103和/或節點106不能利用潛在的能量節省。
然而，使用包括非EEE PMU的單元發送信號和進行編碼，可以實現另外的節省。通過乙太網鏈路可編碼和發送節能協定，以利用EEE和/或內建於更高級子系統內的其他功率管理功能。代碼集合可為預定字元、代碼字或其他符號的集合，這些包括允許標識接收網路裝置內子系統的運行水準或功率模式、活動水準和/或指定水準或模式的運行時間段的代碼。 這樣，通過下調或減電接收網路裝置內的子系統而不下調接收網路裝置內的PMD介面，可實現附加的能量節省。
快速實例可幫助闡述這一點。模組化交換箱可包括交換結構，當埠處於EEE模式時，該交換結構瞭解EEE並且將子系統下調或者使其本身減慢。例如，具有10GBT EEE使PHY致能的線卡允許交換機這樣做。在PHY內可以實施不同的喚醒狀態，以實現不同的操作水準、喚醒時間以及處於睡眠模式時的節能。例如，物理層信令(例如，LPI信令)或代碼集合(例如，字元、代碼字或符號)可用於提供通過使PHY內的子層的不同組合閒置而允許不同喚醒時間的指示。如圖3中所示，PHY 300可包括多個子層，例如，PCS 303、PMA 306以及PMD 309。適當的喚醒指示可在啟動PHY的EEE操作時啟動一種喚醒狀態。例如，根據信令或代碼字，PHY 300可進入使所有子層閒置的普通(或通常的)喚醒狀態、PMA 306和PMD 309閒置(或關閉)而PCS 303保持活躍以減少喚醒時間)的快速喚醒狀態、或者所有的PHY子層保持活躍以最小化或消除喚醒時間的直接喚醒(非睡眠)狀態。根據PHY 300的子層，還可使用其他喚醒狀態。然後，可將適當的EEE信令(處於非EEE信令)發送給媒體接入控制(MAC)層(圖1)，表示PHY已經進入睡眠模式，這允許更高級裝置進入閒置或睡眠模式。
如果PHY接收表示啟動睡眠模式而不表示喚醒狀態的信號，那麼操作水準可默認為預定的喚醒狀態。例如，PHY可自動默認為預定的喚醒狀態(例如，具有最長的喚醒時間的普通的(或通常的)喚醒狀態或具有最短喚醒時間的直接喚醒(或者非睡眠)狀態。在一些實施例中，PHY可被配置成在接收 到最初的睡眠模式信令之後的預定時間段內未接收到其他的通訊的情況下，變成(或轉變成)另一種喚醒狀態。例如，如果在啟動睡眠模式之後，PHY在預定的時間段內(例如，10ms)未接收到通訊，那麼PHY可自動地從直接喚醒(或非睡眠)狀態變成減少的喚醒狀態(例如，快速或普通的喚醒狀態)。在一些情況下，可用漸進的方式減少喚醒狀態。
在另一個實施例中，通過在發送和接收裝置之間進行事前協商，可確定預定的喚醒狀態。當首先在網路裝置之間建立鏈路時，可自動地執行該協商。也可通過更高層協議(例如鏈路層發現協定(LLDP))，動態地執行該協商。這樣，可確定如果PHY接收到睡眠模式信令，那麼該PHY將轉變成商定的喚醒狀態，而不需要進一步指示。
在其他實施例中，PHY可被配置成在PHY處於睡眠模式時，回應於所接收到的附加信令而變成另一種喚醒狀態。在第一喚醒狀態已啟動睡眠模式之後，可將附加的信令發送給PHY，以改變喚醒狀態。例如，LPI信令可包括發起PHY轉變至信令所指定的特定喚醒狀態的指示。在一些情況下，在轉變成特定的喚醒狀態之前，信令可表示時間延遲。在其他實施方式中，LPI信令可包括發起喚醒狀態的漸進轉變以增加或減少喚醒時間的指示。這樣，根據通訊量和/或來自發送裝置的信令，可對喚醒狀態進行排序。在一些實施方式中，PHY可將信令提供給發送裝置，該信令指示PHY將實施哪個喚醒狀態。
在一個非普通的喚醒狀態內進行操作時，可根據PHY的喚醒狀態改變再生(refresh)信號(例如，圖2的209)的頻率和/或內容。例如，與PHY在普通(或通常的)喚醒狀態內 進行操作時相比，在僅部分PHY處於閒置的快速喚醒狀態中時，需要以不同的頻率(或週期)發送再生信號。在其他情況下，該信令可需要更高級的內容，以將錯誤率保持在期望的水準。
在其他實施方式中，該信令可包括降低PHY層的速率的指示。例如，該信令可將該操作從10 GB的速率降低為1 GB的速率，以減少功耗。可將速率的改變指定為部分信令，或者可以是由指示發起的預定改變。還通過媒體無關介面(MII)將信令或代碼集合從PHY提供給MAC，以啟動交換機(switch)的速率的相應減少。
如果用光卡代替線卡，那麼會喪失該EEE功能。然而，如果將EEE狀態編碼，那麼該光卡可利用節能，而不需要下調PHY。代碼集合能夠使模組化交換箱告知光卡進入無活動的或活動降低(例如，更低的(或次)速率)的低功率狀態。該信令或代碼集合還可指示PHY層是否應進入LPI模式或子速率模式。還可通過MII將信令或代碼發送給MAC，以指示PHY進入睡眠模式或子速率模式。這可擴展到包括普通裝置或介面(例如，光介面)，這些普通裝置或介面不支援EEE，但是具有包括功率管理功能的子系統。此外，這可擴展到其他網路，例如，無線網路。
如果將發送網路裝置下調，那麼發送網路裝置可通過乙太網路將代碼(例如，包括代碼的代碼字或符號)發送給一個或多個接收網路裝置。通過欠幅資料包、特定組合的閒置組合、代碼字、使用代碼字代替閒置的字元、調制閒置組合、在內部資料包間隙內進行編碼、物理層信令、修改現有代碼集合等，在媒體或網路鏈路上傳送代碼。這些代碼可限定接收網路裝置 的活動水準和/或發送和接收網路裝置之間的鏈路活動。例如，該代碼可指示乙太網鏈路進入低功率狀態並且可包括操作水準，例如，沒有活動性(0%速率)或具有低速率(例如，發送器速率或頻寬的75%、50%、或30%)。在一些實施方式中，代碼可指示速率的限制或範圍。在其他實施方式中，可指示對應於不同的時間段的多個操作水準。該代碼還可指示處於低功率狀態或喚醒狀態的操作時間段或持續時間。該時間段可為預定時間間隔，或者可為發送網路裝置根據所檢測到的和/或所預期的傳輸活動所確定的時間間隔。在其他實施方式中，該代碼可指示接收網路裝置從低功率狀態恢復操作或從喚醒狀態轉變的時刻。在一些情況下，發送網路裝置可發送代碼，以使接收網路裝置從低功率狀態恢復到正常的操作，或者以調整接收網路裝置的操作水準。這可包括改變PHY的喚醒狀態和/或更高級子系統的操作模式。如果接收網路裝置處於沒有活動的模式，那麼接收網路裝置可定期檢查來自發送網路裝置的代碼，以確定操作水準是否需要變化。
如果發送網路裝置通過點對點鏈路進行操作，那麼可通過鏈路發送該代碼，以暫停或減慢活動，而不減少物理層的活動。如果發送網路狀態通過點對多點鏈路進行操作，那麼該代碼可包括標識序列，以指定相應的接收網路裝置或網路裝置組。例如，發送網路裝置可配置成將資料發送給多個接收器。如果發送網路裝置確定在一段時間內不將資料發送給一個或多個接收器的子組，那麼接收器可將代碼發送給每個子組，以在該時間段的至少一部分時間內進入低功率狀態。在這種情況下，代碼包括使進入功率減少的狀態的指示、保持低功率狀態的時間段以及指定子組內合適的接收器的標識序列。圖4示出 了包括多光網路單元(ONU)403的光網路的一部分的實例。在光線路終端(OLT)406通過光網路接收通訊，並且將該通訊發送給分路器409，該分路器將信號分配給適當的ONU 403。這樣，ONU 403可被配置成可以以相同或不同的睡眠模式操作的組。標識序列(例如，邏輯鏈路識別字LLID)可用於指定與OLT 406進行通訊的一個或多個ONU 403的操作。標識序列可對應於單個接收網路裝置或與網路拓撲結構無關的一組網路裝置(例如，具有相同類型和/或模式的接收網路裝置)相對應。例如，裝置可由網際網路協定(IP)位址或MAC地址指定。代碼還可包括在低功率狀態期間將被保持的活動水準。在一些實施方式中，代碼可表示速率的限制或範圍，以調節該組網路裝置的每個裝置的操作。在其他實施例中，可將信令或代碼發送給PHY，表示該PHY(以及MAC)應忽略在預定的時間段內接收到的任何EEE信號。
在一些實施方式中，發送網路裝置可首先確定接收網路裝置是否包括物理層之上的子系統，該子系統支援EEE或非EEE功率管理功能。例如，可執行握手順序(例如，標準化的或供應商專用的自動協商或其他合適的信令序列)，以確定網路裝置的功能。這樣，可適當地限定發送給接收網路裝置的代碼，以實施節能。還可根據功率管理功能的可用性將標識序列分配給接收網路裝置。
現在參看圖5，其給出了示出控制接收網路裝置的節能操作的實例的流程圖500。在框503處開始，監測從發送網路裝置至一個或多個接收網路裝置的傳輸。在框506處，確定是否將減少至接收網路裝置的傳輸一時間段。在一些實施方式中，根據與降低的傳輸水準相關的最小時間段進行確定。如果未減 少傳輸，那麼在框503處繼續監測傳輸。如果傳輸處於降低的水準，那麼在框509處可將代碼(或信令)發送給接收網路裝置。所發送的代碼限定接收網路裝置的物理層之上的一個或多個子系統的低功率狀態。低功率狀態可以是節能乙太網(EEE)或接收網路裝置的子系統所實施的非-EEE功率管理功能。所發送的代碼還可標識PHY的喚醒狀態，或者可發送額外的信令或代碼，以標識PHY的喚醒狀態。在框509發送代碼後，在框503繼續監測傳輸。
可執行低功率狀態，以改善接收網路裝置的能量效率，而不降低物理層的活動。例如，低功率狀態可為沒有活動或者其活動水準低於普通的頻寬的睡眠模式。在一些情況下，根據所指示的喚醒狀態可使部分PHY子層閒置，以減少功耗，同時提供網路裝置的降低的喚醒時間。所發送的代碼還可限定保持低功率狀態的時間段，該時間段可為預定的時間段或者可由發送網路裝置根據至接收網路裝置的傳輸將減少的時間段來確定。所發送的代碼還可包括標識序列，其標識相應的接收網路裝置或一組接收網路裝置。
接下來參看圖6，其示出了闡述控制接收網路裝置的節能操作的實例的另一個流程圖600。在框603處開始，從發送網路裝置獲得代碼(或信令)，該代碼限定接收網路裝置的物理層之上的子系統的低功率狀態而不減少物理層活動。在框606，確定該代碼是否可用於接收網路裝置。可根據與由接收網路裝置的一個或多個子系統實施的EEE或非EEE功率管理功能對應的代碼進行確定。在其他情況下，所發送的代碼可包括標識序列，標識接收網路裝置。如果應用該代碼，那麼回應 於所發送的代碼，在框609啟動低功率狀態。在一些情況下，代碼或信令表示接收網路裝置的PHY的喚醒狀態。
可執行低功率狀態，以改善接收網路裝置的能量效率，而不減少物理層活動。例如，低功率狀態可為沒有活動或活動水準低於普通頻寬的睡眠模式，該睡眠模式可用於接收網路裝置的一個或多個子系統，而不減少物理層的活動。在一些情況下，根據所指示的喚醒狀態，可使部分PHY子層閒置，從而減少功耗，同時減少網路裝置的喚醒時間。所發送的代碼還可限定保持子系統的低功率狀態的時間段。在所限定的時間段的結束後，子系統會返回正常的操作，除非已經獲得另一個代碼。
應強調的是，本發明的上述實施例僅僅為實施方式可行的實例，提出這些實例僅用於清晰地理解本發明的原理。在實質不背離本發明的精神和原理的情前提下，可對本發明的上述實施例進行多種變化和修改。所有這種修改和變化這裏意旨包含在本公開和本發明的範圍內，並且受到以下申請專利範圍的保護。
儘管本文已經明確地描述了本發明的各功能和特徵的特殊組合，但是這些特徵和功能的其他組合同樣是可能的。
103‧‧‧端點
106‧‧‧節點
109‧‧‧乙太網鏈路
300‧‧‧物理層(PHY)
303‧‧‧物理編碼子層(PCS)
306‧‧‧物理媒體附加(PMA)子層
309‧‧‧物理媒體相關(PMD)子層
403‧‧‧多光網路單元(ONU)
406‧‧‧光線路終端(OLT)
409‧‧‧分路器
圖1為根據本發明各種實施例的乙太網內的網路裝置的圖示；圖2為根據本發明各種實施例的經由圖1的乙太網鏈路發送的用以實施節能乙太網(EEE)的低功耗閒置(LPI)信令的圖示；圖3為根據本發明各種實施例的圖1的網路裝置的物理層(PHY)的實例的圖示； 圖4為根據本發明各種實施例的包括多個光網路單元的部分光網路的實例的圖示；圖5和圖6為示出根據本發明各種實施例的用於控制接收網路裝置的節能操作的實例的流程圖。
第5圖為流程圖，無元件符號。

Claims (10)

  1. 一種用於控制接收網路裝置的節能操作的方法，包括：確定至所述接收網路裝置的傳輸將減少一時間段；以及通過網路鏈路發送代碼至所述接收網路裝置，所述代碼限定所述接收網路裝置的物理層之上的子系統的低功率狀態而不減少物理層活動。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，所述代碼限定保持所述低功率狀態的時間段。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中，所述保持所述低功率狀態的時間段為預定的時間段。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中，所述保持所述低功率狀態的時間段基於至所述接收網路裝置的傳輸將減少的時間段。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，進一步包括：確定至多個接收網路裝置的傳輸將減少所述時間段的至少一部分；以及將代碼發送給所述多個接收網路裝置中的每一個，所述代碼限定所述接收網路裝置的物理層之上的子系統的低功率狀態並且不減少物理層活動，其中，所述代碼包括用於標識所述多個接收網路裝置中的相應一個接收網路裝置的標識序列。
  6. 一種用於控制接收網路裝置的節能操作的方法，包括：從發送網路裝置獲得代碼，所述代碼限定所述接收網路裝置的物理層之上的子系統的低功率狀態而不減少物理層活動；以及 回應於所發送的代碼，啟動所述子系統的所述低功率狀態。
  7. 一種用於控制接收網路裝置的節能操作的方法，包括：從發送網路裝置獲得代碼，所述代碼限定所述接收網路裝置的物理層的喚醒狀態，所述喚醒狀態允許所述物理層之上的子系統進入低功率狀態而不閒置整個物理層；以及回應於所發送的代碼，啟動所述物理層的所述喚醒狀態。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，回應於所限定的喚醒狀態，所述物理層的至少一個子層閒置。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的方法，進一步包括：獲得第二代碼，所述第二代碼限定所述接收網路裝置的所述物理層的第二喚醒狀態；以及回應於發送的第二代碼，從所述第一喚醒狀態轉變成所述第二喚醒狀態。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，所述發送裝置發送對應於啟動的喚醒狀態的再生信號。
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