TW448654B - Device for controlling data flow in Ethernet and method therefor - Google Patents

Description

4 48 654 五、發明說明（1) 本發明係有關於一種乙太網路（Ethernet)中的集線 器（hub)之資料流控制裝置（特別是於半雙工模態 (hal f-duplex mode)者）及其方法。 — 乙太網路係為一種使用於局部區域網路（local area network ’ LAN) 之協定，其提供了一種交換乙太網路開關 之間，或是一資料終端設備（data terminal equipment，DTE)與一乙太網路開關之間的資料封包 (data packet)的裝置。資料終端設備係為一種資料設 備’其提供了一種依據通訊協定以傳送或接收資料封包之 裝置。 符合IEEE8 02.3規格的乙太網路是一種標準的局部 區域網路之通訊協定’ LAN包含了一集線器（hub)，其以 集聚複數個藉由無屏蔽扭轉對（unshielded twisted paired ’ UTP)纜線所連接之資料終端設備。無屏蔽扭轉 對纜線類似電話纜線’其包含八條導線以透過集線器連接 遠資料終端設備。依據網路速度為每秒千萬位元 (10Mbps)或是億位元（100Mbps)，無屏蔽扭轉對纜線亦 稱作“10 base T”是“1〇〇 base 丁” 。基本上，集線器 包含了一多重谭之重發器（multi-port repeater)，以與 資料終端設備通訊。然而，該多重埠重發器無法幫助但允 許欲傳送至某一特定資料終端設備的資料封包也被傳遞至 其他不需要該實料封包的資料終端設備，因此無法確保通 訊之安全性’也無法有效地運用頻寬。 為了解決此一問題，發展出一種多重埠開關類型的集

448 654 五、發明說明（2) 線器，以取代多重埠重發器’如第一圖所示，其中，多重 埠類型的集線器1 1 〇包括複數個埠，其分別連接至資料終 端設備1 2 0_ 1至1 2 Ο _n。在此—實例中，該集線器11 0檢測 了透過每一埠所接收到的封包位址（D A )，以將其傳遞至以 DA表示之相對應的埠。在此情形下，當集線器1 1 〇透過個 別的埠接收到欲傳送至某一特定埠之多重封包時，便將未 被馬上傳送至特定埠之封包儲存至其内部記憶體内。然 而，如果未被馬上傳送之封包數目超過記憶體的容限，該 資料封包便會大部分流失。因此，便需要集線器1 1 0之資 料流控制，以避免這種通訊量超載（traffic overload) 的現象。目前有兩種資料流控制之典型實例，其一是應用 於媒體存取控制之半雙工模態的背壓法（back pressure method)，另一種則是以應用於媒體存取控制之全雙工模 態的暫停框架傳輸法（pause frame transmission method) ° 首先，暫停框架傳輸法係符合IEEE802. 3x之規格 者，其中，如果進入集線器π 〇内部開關之輸入埠的封包 未被傳送至指定埠’而被儲存於記憶體内，定義成暫停封 包（pause packet)之控制封包（control packet)則被 轉換至目前正在傳輸的資料終端設備，以停止該傳輸現 象。這種全雙工模態之暫停框架傳輸法係被用於開關與資 料終端設備之間、資料終端設備與資料終端設備之間或者 開關與開關之間的成對連線。 同時’半雙工模態係被應用於所有連接重發器之通訊

448654 五、發明說明（3) ~一 -- 系統。這種模態並不執行此一符合電機電子工程師學院 (IEEE)標準之資料流控制，而在接收埠遭遇通訊量超載 時，傳送一擁擠訊號至傳輪埠，以停止該傳輪現象。舉例 ，言，如對照此一模態操作方式之第二圖所示，如果集線 1 1 0之封包記憶體（未顯示於圖中）由於不斷地透過多 重埠輸入端（未顯示於圖中）接收封包，而到達其通訊量 臨界值’集線器11 0之開關2 1 0便會視其為傳送之^包與接 收之封包之間的衝突，並透過超載訊號線22〇以命令擁擠 Λ號產生器212產生擁擠訊號’再將這些擁擠訊號傳送至 已經自媒體存取控制器2 1 4傳遞所欲傳輸之訊號至所指定 之資料終端設備的選擇器2 1 6。隨後，該選擇器2丨6再被切 換’以通過個別的埠輸出端2 1 8而傳遞這些擁擠訊號至正 在傳輸的資料終端設備。 然而’這種方法可以藉由供給擁擠訊號而控制封包產 生源’以避免通訊量超載，亦可阻礙所有連結於相同重發 器的端點之局部通訊量的傳輸，甚至因而阻止了與開關之 通訊量負載無關的封包傳輸。換言之’擁擠訊號甚至會被 傳送到執行與開關無關之局部重發器通訊量（丨〇ca i repeater traffic)的端點。 因此，本發明之一目的乃在提出一種用於半雙工模雜 之乙太網路的集線器之資料流控制裝置（其確保局部重發" 器通訊量與開關無關）及其方法。 ^ 本發明之另一目的更在提出一種控制擁擠訊號的駿 置’以確保局部重發器通訊量與用於半雙工模態之乙太網

4 48 654 五、發明說明（4) 路集線器之資料流控制開關無關。 根據本發明之一構想，一種用於半雙工模態之乙太網 路的集線器之資料流控制裝置，其中該集線器具有一開.. 關，以控制流經複數個通訊埠之資料封包，該裝置包括一 目的位址（D A)檢測器，以檢測透過通訊璋之埠輸入端所接 收到的資料封包之目的位址，而決定該封包是否將由該開 關進行處理；一邏輯閘，其根據目的位址檢測器的決定以 及當開關負載過多封包時所產生的超載訊號來產生一選擇 訊號；一擁擠訊號產生器，係依據該選擇訊號以產生一擁 擠訊號；一媒體存取控制器，係將該封包轉換成一位元 流，其係根據具有相衝檢測之載波感測多重存取 (CSMA/CD)來轉換；一選擇器，根據該選擇訊號選擇性地 傳送擁擠訊號或來自媒體存取控制器的封包。 本發明的特性與優點，藉由參照以下較佳實施例之圖 式與詳細描述，將會更為明白。 第一圖係為一方塊圖，其繪示了具有多重埠開關的乙 太網路之習用結構， 第二圖係為一方塊圖，其繪示了半雙工模態之乙太網 路的集線裔之習用資料流控制，以及 第三圖係為一方塊圖，其繪示了本發明之半雙工模態 之乙太網路的集線器之資料流控制裝置。 1 1 0 :集線器 2 1 0 、3 1 0 :開關 2 1 2、3 2 4 :擁擠訊號產生器

448 654 五、發明說明（5) 214 、326 : 媒體存取控制器 216 、328 ： 選擇器 218 、312 : 埠輸出端 220 、320 : 超載訊號線 314 :埠輸入端 316 :位址檢測器 318 :局部通訊量線 322 :邏輯閘 煩請參照第三圖，埠輸出端3 1 2係作為開關3 1 0的輸出 連接端’以連接至一節點、另一開關、或是另一個重發 器，該埠輸出端312通常包含有RJ45連接器之第三插梢與 第六插梢、Τχ轉換器（Tx transformer)以及乙太網路 之TX PMD驅動器。類似地’埠輸入端3 1 4係作為開關3 1 〇的 輸入連接端，以連接至一節點、另一開關、或是另一個重 發器’該璋輸入端314通常包含有RJ45連接器之第一插梢 與第二插梢、RX轉換器以及rx pMD驅動器D該以45連接 器係為一種使用於與無屏蔽扭轉對纜線相連接之連接器。 目的位址檢測器3 1 6係被提供以檢測所接收之資料封 包的目的位址，以決定是否該封包係屬於局部重發器通訊 量或者直接由開關310來處理’其產生一流經局部X通訊量 線（local traffic line) 318之決定訊號。舉;里 當封包被決定由開關3 1 0直接處理時，該目的位址 。 ⑴即產生-值為“i”之邏輯高位準訊號；$則二測二 —值為“ 0 ”之邏輯低位準訊號。 ^ Μ

$ 9頁 4 4 8 6 54 五、發明說明（6) 、開關超載訊號線320係被提供以傳遞—超載訊號， 代表該開關3 1 0已經負載過多封句。與 、 Λ τ巴舉例而言’當開關3 1 0 已經負載過多封包時，值為“ 1 ”的碟絡一 ,^ 1 的邏輯向位準訊號被當 作超載訊號被傳遞流經該超載訊號線3 2 〇 ;反之，則會 遞一值為”的邏輯低位準訊號作為該超載吒號: -邏輯問322係用來產生-選擇訊號，根據‘別來自 局部通訊量線318所傳遞之決定訊號以及超載訊號線32〇所 傳遞之超載訊號以決定一擁擠訊號的產生。舉例來說，該 邏輯閘3 2 2產生選擇訊號，只有在接收到透過局部通訊量 線318所傳遞之邏輯高位準為“丨”的決定訊號，以及透過 超載訊號線320所傳遞之的邏輯高位準為“丨，，超載訊號 時’要求產生擁播訊號。該選擇訊號可以是邏輯高位準為 “1 ”或是邏輯低位準為“0 ” 。 ~ 一擁擠訊號產生器324係根據邏輯閘322所產生之選擇 訊號以產生擁擠訊號。換言之’當選擇訊號表示開關3 ! 〇 已經負載過多封包’而且正被輸入至目的位址檢測器3 j 6 的封包即將由開關3 1 0所處理時，該擁擠訊號產生器3 2 4產 生擁擠訊號’其係為一個大致包含有3 2個值全部為「1」 的位元之框架（frame)。 媒體存取控制器3 2 6係於開關3 1 0正常操作時，將所傳 輸之封包轉換成一位元流，其係根據具有相衝檢測之載波 感測多重存取之乙太網路通訊協定轉換；選擇器328係被 切換以根據邏輯閘3 2 2所提供之選擇訊號而選擇性地傳遞 媒體存取控制器326之輸出或擁擠訊號產生器324之輸出多

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五、發明說明（7) 埠輸出端312。換言之’當開關31〇已經負載過多封包，而 ί =輸，至目位址檢測器316的封包即將由開關310所 二時，3玄選擇态328申擁擠訊號連接至埠輸出端312 ;否 則’，由媒體存取控制器326之輸出連接至璋輸出端川。 在描述集線器之資料流控制裝置之前，如上所述，俨 :二封包被決定由開關3,10直接處理時，該目的位址檢測 。 \生一值為1之邏輯高位準訊號，而當所接收 之封包係屬於局部通訊量時’該目的位址檢測器316即產 ^ 一值為“〇”之邏輯低位準訊號。另外，開關31〇於超 時，產生一值為“1 ”之邏輯高位準訊號，而於正常操作 時，產生一值為“0 ”之邏輯低位準訊號。 ” 當開關310由於一剛接收之封包即將被處理而未遭遇 通訊量超載時，其會將該封包傳遞至媒體存取控制器326 以透過選擇器328將之轉換，或是將之儲存於封包記憶 體，再依序轉換所接收之封包。此外，開關31〇藉由^ 訊號線320產生低位準的超載訊號。然而，當開關31〇由於 所接收之封包而遭遇通訊量超載時，其藉由超載％號線、 320產生高位準的超載訊號。同時，目的位址檢測器;;丨^檢 測暫存於目的位址區之所接收之封包的目的位址，以決定 該封包係屬於局部重發器通訊量或者直接由開關31〇所户& 理。如果該封包係屬於局部重發器通訊量，目的位址二 器316即藉由局部通訊量線318產生低位準之決定訊號。 隨後’該邏輯閉322產生選擇訊號’根據開關31〇所產 生之超載訊號以及目的位址檢測器3 1 6所產生少、〜 工^決疋§fl

448 654 五、發明說明（8) 號’而產生擁擠訊號的產生。換言之，其產生選擇訊號， 當決定訊號以及超載訊號均為高位準時，要求產生擁擠訊 號。同時’若定義要求產生擁擠訊號之選擇訊號為邏輯高 位準’則該邏輯閘322必須為一及閘（AND gate);否則， 若定義其為邏輯低位準，則該邏輯閘3 2 2必須為一反及閘 (NAND gate)。於是’若邏輯閘322係為一及閘，當開關 3 1 0負載過多封包並且目的位址檢測器3丨6檢測出一即將由 開關3 1 0所處理之封包時，邏輯閘3 22所產生之選擇訊號係 為南位準。 邏輯閘322所產生之選擇訊號係被傳遞至選擇器328與 擁擠訊號產生器324，以致於該擁擠訊號產生器324可能產 生擁擠訊號，以對應於作為高位準之選擇訊號。當選擇器 3 2 8接收到低位準之選擇訊號時，其選擇來自媒體存取控 制器3 2 δ之封包，將之轉換至埠輸出端3 1 2。否則，若是接 收到高位準之選擇訊號，其將選擇來自擁擠訊號產生器 324之擁擠訊號，將之轉換至埠輸出端3 1 2。此一訊號處理 過程係被歸納於表一。 表一 超載訊號 決定訊號 選擇訊號 輸出 0 0 0 封包轉換 0 1 0 封包轉換 1 0 0 封包轉換 1 1 1 擁擠訊號

第12頁 4 48 654 五、發明說明（9) 在表一中，使用一及閘作為邏輯閘322。為了要描述 表一中之各種情形，低位準之超載訊號造成封包被正常地 轉換’而不論目的位址檢測器3 1 6所產生之決定訊號的狀 %。其次’當邏輯閘3 2 2接收到低位準的決定訊號與高位 準的超載訊號時’開關3 1 0即負載過多之封包，但進入目 的位址檢測器3 1 6之額外封包則被正常地轉換，並屬於局 部重發器通訊量。最後’接收到均為高位準之超載訊號與 決定sfl號’邏輯閘322產生了需要產生擁擠訊號之選擇訊 號’以避免封包由於額外封包不能被已經超載的開關3 1 〇 所處理而被轉換。當然’如果邏輯閘322產生的選擇訊號 在只有當開關31 0被超載而且輸入至目的位址檢測器3 1 6之 額外封包將由開關310所處理時才要求產生擁擠訊號，則 相異於表一之其他訊號格式亦可被使用α 儘管上面所述係為集線器之單—棒輸出端 1 Tfl'j IU τ π 具白炒 地適用於其所有的皡。I以，本發明為乙太網路提供；二 裝置以確保屬於局部重發器通訊量之封包的正常 使當開關已經超載，進而改良該集線器之效率。然而|即 發明已藉由特定之實施例並參照所附圖式詳述如 本 此領域技藝者於領悟本發明之精神後，在 f ’熟悉 精神範圍内，當可作些許更動潤飾及同等之變化2明之 以，本發明之專利保護範圍不應當以上述說明為:換。是 當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。’ 、’而應

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1. 一種用於半雙工模態之乙太網路的集線器之資料流控 制裝置，該集線器具有一開關，以控制流經複數個通訊埠 之資料封包，其包括： 一目的位址（DA )檢測器，以檢測透過埠輸入端所接收 到的資料封包之目的位址，而決定該封包是否將由該開關 所處理； 一邏輯閘，其根據目的位址檢測器的決定以及當開關 負載過多封包時所產生的超載訊號，產生一選擇訊號； —擁擠訊號產生器，係依據該選擇訊號而以產生一擁 擠訊號； 一媒體存取控制器，係將該封包轉換成一位元流，其 係藉由具有相衝檢測之載波感測多重存取之（CSMA/CD)轉 換；以及 一選擇器，根據該選擇訊號選擇性地傳送擁擠訊號或 自媒體存取控制器之封包。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該邏輯閘係為一 及閘，以產生一選擇訊號，其當該封包被決定由該開關所 處理並且該超載訊號已被產生時，要求該擁擠訊號。 3. 一種用於半雙工模態之乙太網路的集線器之資料流控 制方法，該集線器具有一開關以控制流經複數個通訊埠之 資料封包，其包括以下之步驟： 檢測透過璋輸入端所接收到的資料封包之目的位址， 而決定該封包是否將由該開關來處理； 當該開關負載過多封包時產生一超載訊號；

   第15頁 448654 六、申請專利範圍 根據代表該封包將由開關所處理與否的該決定訊號， 以及該超載訊號以產生一選擇訊號； 根據該選擇訊號產生一擁擠訊號；以及 根據該選擇訊號選擇性地傳送該擁擠訊號或封包至該 通訊埠之埠輸出端。 4.如申請專利範圍第3項之方法，其中該選擇訊號在當該 封包被決定由該開關所處理並且該超載訊號已被產生時， 要求該擁擠訊號的產生。

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