TWI435596B - 應用於網路裝置之主從決定裝置及主從決定方法 - Google Patents

Description

應用於網路裝置之主從決定裝置及主從決定方法

本發明係有關於一種應用於一網路裝置之主從決定裝置，尤指一種依據該網路裝置之擾碼器與另一網路裝置之擾碼器的一種子距離，以決定該網路裝置為主控裝置或是從屬裝置的主從決定裝置及主從決定方法。

在高解析度多媒體介面(High Definition Multimedia Interface，HDMI)1.4版規格的規範中，係利用快速乙太網路(fast Ethernet)的標準，達到可傳輸100 Mbps的資訊。然而，在原始的快速乙太網路標準中，其傳送與接收是利用兩對獨立的通道(channel)，所以不會有回音(echo)的干擾。但HDMI乙太網路與音訊回傳通道(HDMI Ethernet & Audio Return Channel；HEAC)的通道環境，傳送與接收是用同一個通道，因此會有回音的干擾，接收器需要額外加上回音消除器(echo canceller)，以將自己送出去的訊號扣除，以免被自己的傳送訊號干擾。

然而，當通道雙邊的網路裝置送出一樣的訊號時，會讓接受器無法分辨接收到的訊號是對方送來的訊號，還是自己的訊號，若是前者，理應接收下來，若是後者，則應消除。有一種情況下，雙方會送出一樣的訊號，例如，第1圖為快速乙太網路所使用的擾碼器(scrambler)100的示意圖，擾碼器100具有11個暫存器D1~D11以及兩個加法器102、104，且暫存器D1~D11的值可視為一種子(seed)，當通道雙邊的網路裝置未傳收封包時，第1圖中的來源串流DS為連續的1，若此時彼此擾碼器的種子一樣，則雙方的傳送訊號也TS會一樣。有一點要注意的是，因為傳輸線的訊號延遲與碼際干擾(Inter-Symbol Interference，ISI)，只要雙方的種子錯開幅度不夠大，而落在一定的時間之內，都視為會互相干擾的情形。因雙方彼此的本地時脈(local clock)具有不同來源，頻率也會不一樣，則經過一段時間，種子重疊的問題會經常發生。

因此，本發明的目的之一在於提供一種應用於一網路裝置之主從決定裝置以及主從決定方法，其可以避免通道雙邊網路裝置之擾碼器的種子重疊而傳送出相同的資料，以解決上述的問題。

依據本發明之一實施例，係揭露一種應用於一第一網路裝置之主從決定裝置，其中該第一網路裝置耦接於一第二網路裝置，且該主從決定裝置包含有一種子距離偵測單元以及一決定單元。該種子距離偵測單元用以偵測該第一網路裝置中一第一擾碼器所使用之一第一種子與該第二網路裝置中一第二擾碼器所使用之一第二種子之間的一種子距離；該決定單元係耦接於該種子距離偵測單元，且用以依據該種子距離以決定該第一網路裝置為一主控裝置或是一從屬裝置；其中當該決定單元決定該第一網路裝置為該主控裝置時，該第一網路裝置使用一第一時脈來傳送訊號，以及當該決定單元決定該第一網路裝置為該從屬裝置時，該第一網路裝置使用異於該第一時脈的一第二時脈來傳送訊號。

依據本發明之另一實施例，係揭露一種應用於一第一網路裝置之主從決定方法，其中該第一網路裝置耦接於一第二網路裝置，且該主從決定方法包含有：偵測該第一網路裝置中一第一擾碼器所使用之一第一種子與該第二網路裝置中一第二擾碼器所使用之一第二種子之間的一種子距離；以及依據該種子距離以決定該第一網路裝置為一主控裝置或是一從屬裝置；其中當該決定該第一網路裝置為該主控裝置時，該第一網路裝置使用一第一時脈來傳送訊號，以及當決定該第一網路裝置為該從屬裝置時，該第一網路裝置使用異於該第一時脈的一第二時脈來傳送訊號。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段，因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或者透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

請參考第2圖，第2圖為依據本發明一第一實施例之第一網路裝置200示意圖，如第2圖所示，第一網路裝置200包含有(但不侷限於)一擾碼器210、一解擾碼器220、一時脈回復器230以及一主從決定裝置240，其中第一網路裝置200透過一高解析度多媒體介面150耦接於一第二網路裝置280。此外，於本實施例中，第一網路接收器200符合HDMI 1.4版規格，但本發明並不以此為限。

於本實施例中，擾碼器210可以使用第1圖所示的電路架構來實現，簡單說明擾碼器210的操作，擾碼器210用來將資料串流DS打散成一連串不連續1、不連續0的資料流，如此來讓第二網路裝置280獲得取樣頻率的正確性，並使得0以及1位元出現的機率接近一半，也就是讓資料有隨機性，藉此來達到最佳的解碼錯誤率。在本實施例中，在網路開始連線時，一控制單元(未繪示)會選擇一組暫存器D1~D11的初始值來作為第一種子Seed1，該組暫存器D1~D11的初始值即為長度為2047位元且具有週期性的一虛擬雜訊序列(Pseudo-Noise，PN sequence)所選出的11個位元，該虛擬雜訊序列會每2047個位元循環一次，也就是說，第一種子Seed1的循環週期為2047(亦即擾碼器210的長度為2047)，而第一種子Seed1以及資料流DS經過邏輯運算之後便會產生傳輸訊號TS。此外，暫存器D1~D11的個數只是用來說明本發明，並非本發明之限制條件，再者，解擾碼器220與擾碼器210具有類似的電路，因此可從接收訊號RS中解碼出第二種子Seed2。值得注意的是，擾碼器210以及解擾碼器220的詳細運作原理係為熟知此項技藝人士所知悉，在此便不再贅述。

在第一網路裝置200的操作上，在網路連線建立後，擾碼器210會依據第一種子Seed1來將來源串流DS編碼為傳輸訊號TS，而解擾碼器220用來解碼來自第二網路裝置280之一接收訊號RS以產生一第二種子Seed2，其中第二種子Seed2可視為第二網路裝置280在傳送訊號RS至第一網路裝置200時擾碼器所使用的種子。此外，時脈回復器230對接收訊號RS進行時脈回復操作以產生一回復時脈RX_CLK，其中回復時脈RX_CLK的頻率實質上等於第二網路裝置280中之一本地時脈的頻率。接著，主從決定裝置240依據第一種子Seed1與第二種子Seed2之間的一種子距離，以決定第一網路裝置200為一主控裝置或是一從屬裝置，若是第一網路裝置200被決定為主控裝置，則第一網路裝置200使用本身的一本地時脈TX_CLK來傳送訊號；而若是第一網路裝置200被決定為從屬裝置，則第一網路裝置200使用回復時脈RX_CLK來傳送訊號。

請參考第3圖，第3圖為依據本發明一實施例之主從決定裝置240的示意圖。如第3圖所示，主從決定裝置240包含有一種子距離偵測單元302、一決定單元304以及一多工器306。在主從決定裝置240的操作上，種子距離偵測單元302首先偵測第一種子Seed1與第二種子Seed2之間的一種子距離ds，詳細來說，請參考第4圖，第4圖為決定種子距離ds的示意圖，需注意的是，第4圖僅是用來解釋種子距離ds的概念，而並非作為本發明的限制。第4圖所示的橢圓為擾碼器210之種子數值的循環示意圖，假設擾碼器210具有第1圖所示的電路架構，橢圓上具有2047個點(未繪示)，每一個點代表一個種子數值，而種子的數值會以逆時針方向逐點前進，則若是種子距離ds=160，則表示第一種子Seed1需要經過160個時脈週期才會等於第二種子Seed2，亦即第1圖所示之暫存器D1~D11的值會向右跳動160次；而若是種子距離ds=(-130)，則表示第一種子Seed1領先第二種子Seed2有130個時脈週期。

接著，決定單元304依據種子距離ds以決定第一網路裝置200為一主控裝置或是一從屬裝置。詳細來說，當種子距離ds小於一臨界值時，代表第一種子Seed1與第二種子Seed2可能快要發生重疊或是互相干擾的情形，因此，決定單元304決定第一網路裝置200為從屬裝置並傳送一控制訊號Vc至多工器406，使得第一網路裝置200使用多工器406所輸出的回復時脈RX_CLK來傳送資料，由於回復時脈RX_CLK的頻率實質上等於第二網路裝置280中之一本地時脈的頻率，因此，第一網路裝置200與第二網路裝置280是使用相同頻率的時脈訊號來傳送資料，亦即第一種子Seed1與第二種子Seed2之間的種子距離ds會維持一定值而不會繼續縮小。另一方面，當種子距離ds大於一臨界值時，則表示第一種子Seed1與第二種子Seed2還不會發生重疊或是互相干擾，因此，決定單元304決定第一網路裝置200為主控裝置並傳送控制訊號Vc至多工器406，使得第一網路裝置200使用多工器406所輸出的本地時脈TX_CLK來傳送資料。

詳細來說，於本發明之一實施例，當該種子距離介於N~M之間(亦即N>ds>M)，或是介於(-M)~(-K)之間(亦即-M<=ds<-K)時，代表第一種子Seed1與第二種子Seed2可能快要發生重疊或是互相干擾的情形，因此決定單元304決定第一網路裝置200為從屬裝置，其中N、M、K為正整數，N大於M，且M大於K(於一實施例中，N、M、K的值可以分別為200、150、100)；以及當種子距離ds介於M以及(-K)之間時(亦即M<ds<-K)，表示第一種子Seed1與第二種子Seed2太接近了，因此第一網路裝置200與第二網路裝置280重新進行連線(re-link)，而一控制單元(未繪示)會隨機給予擾碼器210一個初始值來作為第一種子Seed。

於上述第2、3圖的實施例中，決定單元304需要等到第一種子Seed1與第二種子Seed2快要接近時才會決定第一網路裝置200是從屬裝置。然而，當第一網路裝置200與第二網路裝置280使用高效能乙太網路(Energy Efficient Ethernet，EEE)100M/1000M進行連線時，由於高效能乙太網路模式在休眠後被喚醒時很有可能會發生第一種子Seed1與第二種子Seed2突然變的很接近，而造成種子重疊或是需要重新連線的情形，因此，於以下之實施例中，第一網路裝置在網路連線後會立即決定是主控裝置或是從屬裝置。

請參考第5圖，第5圖為依據本發明一第二實施例之第一網路裝置500示意圖，如第5圖所示，第一網路裝置500包含有(但不侷限於)一擾碼器510、一解擾碼器520、一時脈回復器530以及一主從決定裝置540，其中第一網路裝置500透過一高解析度多媒體介面550耦接於一第二網路裝置580。此外，於本實施例中，第一網路接收器500符合HDMI 1.4版規格，但本發明並不以此為限。

此外，請參考第6圖，第6圖為依據本發明一實施例之主從決定裝置540的示意圖。如第6圖所示，主從決定裝置540包含有一種子距離偵測單元602、一決定單元604以及一多工器606。

在第一網路裝置500的操作上，在網路連線建立後，擾碼器510會依據第一種子Seed1來將來源串流DS編碼為傳輸訊號TS，而解擾碼器520用來解碼來自第二網路裝置580之一接收訊號RS以產生一第二種子Seed2，其中第二種子Seed2可視為第二網路裝置580在傳送訊號RS至第一網路裝置500時擾碼器所使用的種子。此外，時脈回復器530對接收訊號RS進行時脈回復操作以產生一回復時脈RX_CLK，其中回復時脈RX_CLK的頻率實質上等於第二網路裝置580中之一本地時脈的頻率。接著，主從決定裝置540依據第一種子Seed1與第二種子Seed2之間的一種子距離，以決定第一網路裝置500為一主控裝置或是一從屬裝置，若是第一網路裝置500被決定為主控裝置，則第一網路裝置500使用本身的一本地時脈TX_CLK來傳送訊號；而若是第一網路裝置500被決定為從屬裝置，則第一網路裝置500使用回復時脈RX_CLK來傳送訊號。

在主從決定裝置540的操作上，當第一網路裝置500與第二網路裝置580連線之後，主從決定裝置540會立刻決定第一網路裝置500是主控裝置或是從屬裝置(例如在1秒內決定)。詳細來說，於本發明之一實施例中，當種子距離ds大於A時，決定單元604決定第一網路裝置500為主控裝置以及從屬裝置其中之一；當種子距離ds小於B時，決定單元604決定第一網路裝置500為主控裝置以及從屬裝置其中之另一；以及當種子距離ds介於A~B之間時，決定單元604不作判斷，且第一網路裝置500與第二網路裝置580重新進行連線，其中A、B為相異的整數。舉一例子來說，A可以為(1024+25)，B可以為(1024-25)，其中“25”一值為估計的通道延遲量。

然而，若是第二網路裝置580不具有第一網路裝置500的主從判斷機制，則很有可能第一網路裝置500與第二網路裝置580會同時將自己設定為主控裝置。為了解決此問題，主從決定裝置540中的決定單元604另具有一反悔機制，亦即當主從決定裝置540決定第一網路裝置500為主控裝置之後，決定單元604會判斷第二網路裝置580是否為從屬裝置，若是判斷第二網路裝置580不是從屬裝置(亦即判斷第二網路裝置580為主控裝置)，則決定單元604將第一網路裝置500切換為從屬裝置。

於本發明之一實施例中，決定單元604可以統計在一定時間內種子距離ds的變化量，並依據種子距離ds的變化量來決定是否將第一網路裝置500切換為從屬裝置，詳細來說，若是種子距離ds的變化量大，則代表第二網路裝置580應該是使用本身的一本地時脈來傳送資料，故判斷第二網路裝置580為主控裝置，且決定單元604將第一網路裝置500切換為從屬裝置；反之，若是種子距離ds的變化量小，則代表第二網路裝置580應該是使用回復時脈來傳送資料，故判斷第二網路裝置580為從屬裝置，因此決定單元604仍然將第一網路裝置500設為主控裝置而不作改變。

於本發明之另一實施例中，決定單元604依據本地時脈TX_CLK與回復時脈RX_CLK的頻率差異，以決定是否將第一網路裝置500切換為從屬裝置，詳細來說，若是本地時脈TX_CLK與回復時脈RX_CLK的頻率差異太大，則代表第二網路裝置580應該是使用本身的一本地時脈來傳送資料，故判斷第二網路裝置580為主控裝置，且決定單元604將第一網路裝置500切換為從屬裝置；反之，若是本地時脈TX_CLK與回復時脈RX_CLK的頻率差異較小，則代表第二網路裝置580應該是使用回復時脈來傳送資料，故判斷第二網路裝置580為從屬裝置，因此決定單元604仍然將第一網路裝置500設為主控裝置而不作改變。

請參考第7圖，第7圖為依據本發明一第一實施例之應用於一第一網路裝置之主從決定方法的流程圖，其中該第一網路裝置耦接於一第二網路裝置。參考第3、6、7圖，流程敘述如下：

步驟700：流程開始。

步驟702：提供一第一網路裝置，其耦接於一第二網路裝置。

步驟704：偵測該第一網路裝置中一第一擾碼器所使用之一第一種子與該第二網路裝置中一第二擾碼器所使用之一第二種子之間的一種子距離。

步驟706：依據該種子距離以決定該第一網路裝置為一主控裝置或是一從屬裝置。

簡要歸納本發明，於本發明之應用於一網路裝置之主從決定裝置以及主從決定方法中，是依據該網路裝置之擾碼器與另一網路裝置之擾碼器的一種子距離，以自動地決定該網路裝置為主控裝置或是從屬裝置，如此一來，便可以避免雙邊網路裝置之擾碼器的種子重疊而傳送出相同的資料，造成後續資料處理上的問題。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100、210、510．．．擾碼器

102、104．．．加法器

200、500．．．第一網路裝置

220、520．．．解擾碼器

230、530．．．時脈回復器

240、540．．．主從決定裝置

250、550．．．高解析度多媒體介面

280、580．．．第二網路裝置

302、602．．．種子距離偵測單元

304、604．．．決定單元

306、606．．．多工器

700~704．．．步驟

第1圖為快速乙太網路所使用的擾碼器的示意圖。

第2圖為依據本發明一第一實施例之第一網路裝置示意圖。

第3圖為依據本發明一實施例之第2圖所示之主從決定裝置的示意圖。

第4圖為決定種子距離的示意圖。

第5圖為依據本發明一第二實施例之第一網路裝置示意圖。

第6圖為依據本發明一實施例之第5圖所示之主從決定裝置的示意圖。

第7圖為依據本發明一第一實施例之應用於一第一網路裝置之主從決定方法的流程圖。

240．．．主從決定裝置

302．．．種子距離偵測單元

304．．．決定單元

306．．．多工器

Claims (18)

1. 一種應用於一第一網路裝置之主從決定裝置，其中該第一網路裝置耦接於一第二網路裝置，且該主從決定裝置包含有：一種子距離偵測單元，用以偵測該第一網路裝置中一第一擾碼器(scrambler)所使用之一第一種子(seed)與該第二網路裝置中一第二擾碼器所使用之一第二種子之間的一種子距離；以及一決定單元，耦接於該種子距離偵測單元，用以依據該種子距離以決定該第一網路裝置為一主控裝置或是一從屬裝置；其中當該決定單元決定該第一網路裝置為該主控裝置時，該第一網路裝置使用一第一時脈來傳送訊號，以及當該決定單元決定該第一網路裝置為該從屬裝置時，該第一網路裝置使用異於該第一時脈的一第二時脈來傳送訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之主從決定裝置，其中該第一時脈為該第一網路裝置中之一本地時脈(local clock)，以及該第二時脈為該第一網路裝置對所接收到的資料進行時脈回復(timing recovery)的操作後所產生的一回復時脈，其中該回復時脈的頻率實質上等於該第二網路裝置中之一本地時脈的頻率。
3. 如申請專利範圍第1項所述之主從決定裝置，其中當該種子距離介於N以及(-M)之間時，該決定單元決定該第一網路裝置為該從屬裝置，其中N、M為正整數，且N不等於M。
4. 如申請專利範圍第1項所述之主從決定裝置，其中當該種子距離介於N~M之間，或是介於(-M)~(-K)之間時，該決定單元決定該第一網路裝置為該從屬裝置；以及當該種子距離介於M以及(-K)之間時，該第一網路裝置與該第二網路裝置重新進行連線(re-link)，其中N、M、K為正整數，N大於M，且M大於K。
5. 如申請專利範圍第1項所述之主從決定裝置，其中當該種子距離大於A時，該決定單元決定該第一網路裝置為該主控裝置以及從屬裝置其中之一；當該種子距離小於B時，該決定單元決定該第一網路裝置為該主控裝置以及從屬裝置其中之另一；以及當該種子距離介於A~B之間時，該決定單元不作判斷，且該第一網路裝置與該第二網路裝置重新進行連線，其中A、B為相異的整數。
6. 如申請專利範圍第5項所述之主從決定裝置，其中當該決定單元決定該第一網路裝置為該主控裝置之後，該決定單元判斷該第二網路裝置是否為從屬裝置；當該決定單元判斷該第二網路裝置不為從屬裝置時，該決定單元將該第一網路裝置切換為該從屬裝置。
7. 如申請專利範圍第6項所述之主從決定裝置，其中該決定單元統計在一定時間內該種子距離的變化量，並依據該種子距離的變化量來判斷該第二網路裝置是否為從屬裝置。
8. 如申請專利範圍第6項所述之主從決定裝置，其中該第一時脈為該第一網路裝置中之一本地時脈，以及該第二時脈為該第一網路裝置對所接收到的資料進行時脈回復的操作後所產生的一回復時脈；以及該決定單元依據該第一時脈與該第二時脈的頻率差異，以判斷該第二網路裝置是否為從屬裝置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之主從決定裝置，其中該第一網路接收器係符合一高解析度多媒體介面(High Definition Multimedia Interface，HDMI)規格。
10. 一種應用於一第一網路裝置之主從決定方法，其中該第一網路裝置耦接於一第二網路裝置，且該主從決定方法包含有：偵測該第一網路裝置中一第一擾碼器(scrambler)所使用之一第一種子(seed)與該第二網路裝置中一第二擾碼器所使用之一第二種子之間的一種子距離；以及依據該種子距離以決定該第一網路裝置為一主控裝置或是一從屬裝置；其中當該決定該第一網路裝置為該主控裝置時，該第一網路裝置使用一第一時脈來傳送訊號，以及當決定該第一網路裝置為該從屬裝置時，該第一網路裝置使用異於該第一時脈的一第二時脈來傳送訊號。
11. 如申請專利範圍第10項所述之主從決定方法，其中該第一時脈為該第一網路裝置中之一本地時脈(local clock)，以及該第二時脈為該第一網路裝置對所接收到的資料進行時脈回復(timing recovery)的動作後所產生的一回復時脈，其中該回復時脈的頻率實質上等於該第二網路裝置中之一本地時脈的頻率。
12. 如申請專利範圍第10項所述之主從決定方法，其中依據該種子距離以決定該第一網路裝置為該主控裝置或是該從屬裝置的步驟包含有：當該種子距離介於N以及(-M)之間時，決定該第一網路裝置為該從屬裝置，其中N、M為正整數，且N不等於M。
13. 如申請專利範圍第10項所述之主從決定方法，其中依據該種子距離以決定該第一網路裝置為該主控裝置或是該從屬裝置的步驟包含有：當該種子距離介於N~M之間，或是介於(-M)~(-K)之間時，決定該第一網路裝置為該從屬裝置；以及當該種子距離介於M以及(-K)之間時，對該第一網路裝置與該第二網路裝置進行重新連線(re-link)，其中N、M、K為正整數，N大於M，且M大於K。
14. 如申請專利範圍第10項所述之主從決定方法，其中依據該種子距離以決定該第一網路裝置為該主控裝置或是該從屬裝置的步驟包含有：當該種子距離大於A時，決定該第一網路裝置為該主控裝置以及從屬裝置其中之一；當該種子距離小於B時，決定該第一網路裝置為該主控裝置以及從屬裝置其中之另一；以及當該種子距離介於A~B之間時，該決定單元不作判斷，對該第一網路裝置與該第二網路裝置進行重新連線，其中A、B為相異的整數。
15. 如申請專利範圍第10項所述之主從決定方法，另包含有：其中當決定該第一網路裝置為該主控裝置之後，判斷該第二網路裝置是否為從屬裝置；以及當判斷該第二網路裝置不為從屬裝置時，將該第一網路裝置切換為該從屬裝置。
16. 如申請專利範圍第15項所述之主從決定方法，其中判斷該第二網路裝置是否為從屬裝置的步驟包含有：統計在一定時間內該種子距離的變化量；以及依據該種子距離的變化量來判斷該第二網路裝置是否為從屬裝置。
17. 如申請專利範圍第15項所述之主從決定方法，其中該第一時脈為該第一網路裝置中之一本地時脈，以及該第二時脈為該第一網路裝置對所接收到的資料進行時脈回復的操作後所產生的一回復時脈，且判斷該第二網路裝置是否為從屬裝置的步驟包含有：依據該第一時脈與該第二時脈的頻率差異，以判斷該第二網路裝置是否為從屬裝置。
18. 如申請專利範圍第10項所述之主從決定方法，其中該第一網路接收器係符合一高解析度多媒體介面(High Definition Multimedia Interface，HDMI)規格。