TWI763470B - 網路裝置之操作方法及網路裝置之控制晶片 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露了一種網路裝置之操作方法及網路裝置之控制晶片，網路裝置透過一光纖媒體接收一輸入訊號。該操作方法包含：將該網路裝置之一目標傳輸速度設定為一第一速度；以該第一速度傳送及/或接收一資料；以及當該輸入訊號的振幅或能量不大於一門檻值時，將該網路裝置之該目標傳輸速度設定為一第二速度，第二速度不等於第一速度。

Description

網路裝置之操作方法及網路裝置之控制晶片
本發明是關於網路裝置，尤其是關於可以避免網路裝置誤連結之網路裝置的控制晶片及網路裝置的操作方法。
習知技術中，透過光纖媒體（fiber media）連結的兩個網路裝置（其中一者稱作本地裝置（local device），另一者稱作該本地裝置的連結夥伴（link partner））在傳送封包或用戶資料（user datagram）之前需確定兩者之間已經建立可靠的連結（link-up）。也就是說，網路裝置的物理層（physical layer, PHY layer）在向其上層（即，媒體存取控制層（Medium Access Control layer, MAC layer））提供服務之前必須先確定可靠的連結已被建立。
自協商（auto negotiation）關閉之連結建立方式包含以下的步驟：（1）本地裝置傳送碼字組（code group，例如是一個8位元/10位元（8b/10b）的碼字組或4位元/5位元（4b/5b）的碼字組）給其連結夥伴；（2）連結夥伴確認所收到的訊號的品質，以及確認碼字組是否被正確地解碼；（3）當訊號品質可被接受且碼字組可以被正確地解碼時，連結夥伴便宣稱已經與本地裝置建立連結。
一個可靠的連結需要兩個網路裝置皆宣稱與對方建立連結，然而，當光纖媒體單向受損時，兩個網路裝置只有其中之一可以建立連結。不幸的是，受限於IEEE 802.3所定義之規格，未宣稱建立連結的一方無法將其失敗資訊通知對方，這可能會造成單方面的連結。單方面的連結狀態是無法被接受的且應該被避免，因為它可能會導致封包丟失（loss），甚至對網路之開放系統互連模型（open systems interconnection model，以下簡稱OSI模型）的上層造成問題。
鑑於先前技術之不足，本發明之一目的在於提供一種網路裝置之操作方法及網路裝置之控制晶片，以改善先前技術的不足。
本發明揭露一種網路裝置之操作方法，該網路裝置透過一光纖媒體接收一輸入訊號，該方法包含：將該網路裝置之一目標傳輸速度設定為一第一速度；以該第一速度傳送及/或接收一資料；以及當該輸入訊號的振幅或能量不大於一門檻值時，將該網路裝置之該目標傳輸速度設定為一第二速度，第二速度不等於第一速度。
本發明另揭露一種網路裝置之控制晶片，該網路裝置透過一光纖媒體接收一輸入訊號，該控制晶片包含一類比前端電路、一控制電路及一媒體選擇單元。該類比前端電路用來接收該輸入訊號。該控制電路用來根據一第一速度及一偵測訊號產生一速度設定訊號，其中該偵測訊號代表該輸入訊號之振幅或能量。該媒體選擇單元耦接該控制電路，用來根據該速度設定訊號決定該網路裝置之一目標傳輸速度。當該偵測訊號指示該輸入訊號的振幅或能量大於一門檻值時，該控制電路透過該速度設定訊號控制該媒體選擇單元以該第一速度作為該目標傳輸速度，以及當該偵測訊號指示該輸入訊號的振幅或能量不大於該門檻值時，該控制電路透過該速度設定訊號控制該媒體選擇單元以一第二速度作為該目標傳輸速度，第二速度不等於第一速度。
有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作實施例詳細說明如下。
以下說明內容之技術用語係參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。
本發明之揭露內容包含網路裝置之操作方法及網路裝置之控制晶片。由於本發明之網路裝置的控制晶片所包含之部分元件單獨而言可能為已知元件，因此在不影響該裝置發明之充分揭露及可實施性的前提下，以下說明對於已知元件的細節將予以節略。此外，本發明之網路裝置的操作方法的部分或全部流程可以是軟體及/或韌體之形式，並且可藉由本發明之網路裝置的控制晶片或其等效裝置來執行，在不影響該方法發明之充分揭露及可實施性的前提下，以下方法發明之說明將著重於步驟內容而非硬體。
圖1為本發明網路裝置之控制晶片之一實施例的示意圖。網路裝置可以是路由器（router）、交換器（switch）或終端設備（例如伺服器、電腦等連網裝置）。控制晶片100實作OSI模型，然而，圖1僅繪示其中的媒體存取控制層110、調節次層（Reconciliation Sublayer, RS）120及物理層130的一部分，並且省略其他與本案技術較不相關的層。控制晶片100還包含媒體選擇單元140、控制電路150及類比前端電路160。控制晶片100透過光模塊（optical module）210及光纖媒體200傳送輸出訊號Vout及接收輸入訊號Vin。光模塊210的功能之一是執行光訊號與電訊號的轉換，因此光模塊210也可稱為光電轉換元件。
類比前端電路160透過光模塊210以及光纖媒體200接收輸入訊號Vin，並且偵測輸入訊號Vin的振幅或能量以產生偵測訊號SD，偵測訊號SD代表輸入訊號Vin的振幅或能量。偵測一個訊號之振幅或能量的技術為本技術領域具有通常知識者所熟知，故不再贅述。當輸入訊號Vin的振幅或能量大於門檻值（例如偵測訊號SD對應到第一準位）時，輸入訊號Vin可被判斷為有意義的訊號；反之，當輸入訊號Vin的振幅或能量不大於門檻值（例如偵測訊號SD對應到第二準位）時，輸入訊號Vin可被判斷為沒有意義的訊號（可能代表本地裝置的接收路徑連結故障（link-failure））。
控制電路150根據預設速度SK及偵測訊號SD產生速度設定訊號SS。媒體選擇單元140根據速度設定訊號SS選取複數個傳輸速度的實體層傳送資料（transmit data）（實體層傳送資料SPD-A PHY（傳輸速度為SPD-A）、實體層傳送資料SPD-B PHY（傳輸速度為SPD-B）、…、實體層傳送資料SPD-X PHY（傳輸速度為SPD-X））的其中之一作為控制晶片100的目標傳送資料TD。目標傳送資料TD的傳輸速度即為控制晶片100的目標傳輸速度ST。在一些實施例中，媒體選擇單元140可以是一個多工器。
在其他的實施例中，偵測訊號SD可以用偵測訊號SD'取代。偵測訊號SD'是由位於光纖媒體200中的光模塊210藉由量測訊號漏失（loss of signal, LOS）來產生，同樣可以用來代表輸入訊號Vin的振幅或能量（訊號漏失愈大則輸入訊號Vin的振幅或能量愈小）。
請參閱圖2，圖2是本發明網路裝置之操作方法之一實施例的流程圖。圖2的流程由控制電路150執行。首先，於網路裝置之系統啟動或重新啟動（步驟S210，此時控制電路150執行一些初始程序）後，控制電路150透過速度設定訊號SS控制媒體選擇單元140將網路裝置的傳輸速度設定為第一速度（例如，如果第一速度=預設速度SK=SPD-A，則選擇單元140選取實體層傳送資料SPD-A PHY）（步驟S220），然後控制電路150透過速度設定訊號SS控制類比前端電路160以第一速度傳送及/或接收資料（步驟S230）。接下來，控制電路150判斷偵測訊號SD是否為第一準位（步驟S240）。偵測訊號SD為第一準位（例如高準位）代表輸入訊號Vin的振幅或能量大於門檻值；偵測訊號SD不是第一準位（例如偵測訊號SD為低準位）代表輸入訊號Vin的振幅或能量不大於門檻值。換句話說，步驟S240等效於監控偵測訊號SD是否變換準位，也等效於判斷輸入訊號Vin的振幅或能量是否大於門檻值。
當偵測訊號SD為第一準位（步驟S240判斷為是，即輸入訊號Vin的振幅或能量大於門檻值）時，控制電路150將網路裝置的傳輸速度維持在第一速度（步驟S220），並且繼續傳送及/或接收資料（步驟S230）。
當偵測訊號SD不是第一準位（步驟S240判斷為否，即當偵測訊號SD由第一準位變成第二準位時）時，控制電路150透過速度設定訊號SS控制媒體選擇單元140將網路裝置的傳輸速度設定為第二速度（步驟S250），第二速度不等於第一速度。舉例來說，如果第一速度是2500BASE-FX（即，2500M bps），則第二速度可以是1000BASE-X（即，1000M bps）或100BASE-FX（即，100M bps）等，但不以此為限。可供選擇的第一速度及第二速度的組合包含5000BASE-X（即，5000M bps）、2500BASE-FX（即，2500M bps）、1000BASE-X（即，1000M bps）或100BASE-FX（即，100M bps）等。傳輸速度1000BASE-X及100BASE-FX在IEEE 802.3中有詳細的定義及描述，5000BASE-X及2500BASE-X的定義則可由設計者或製造者根據1000BASE-X的定義以及實際需求經調整或延伸而得。
步驟S250包含子步驟S255：傳送控制電路150傳送預設資料（例如閒置碼字組（Idle code group，在100BASE-X協定下定義的4b/5b碼字組）或閒置序組（IDLE ordered sets，在1000BASE-X協定下定義的8b/10b碼字組））給連結夥伴。閒置碼字組或閒置序組的功能之一是通知連結夥伴本地裝置目前閒置中（即，沒有正在傳送資料封包）但仍處理連結狀態。因為本地裝置在步驟S250已經改變速度，所以接下來連結夥伴便無法正確地解碼所收到的預設資料，如此一來，連結夥伴便會將狀態改為斷線。當狀態從連結變為斷線後，連結夥伴便不會繼續傳送封包，因此可以避免封包丟失，以及避免對OSI模型的上層造成問題。
步驟S250結束後，控制電路150繼續判斷偵測訊號SD是否為第一準位（步驟S240）。當本地裝置的接收路徑恢復正常時（步驟S240判斷為是，即，本地裝置可以再次收到連結夥伴傳送的訊號），控制電路150將本地裝置的傳輸速度設定為第一速度（步驟S220），如此一來，連結夥伴可以再次跟本地裝置建立連結，兩者可以恢復正常的封包傳送及/或接收。
在一些實施例中，步驟S250的第二速度小於第一速度。舉例來說，如果第一速度是2500BASE-X，則第二速度可以是1000BASE-X或100BASE-FX。
在網路裝置連線品質不佳時，網路裝置會實作降速（down speed）的功能，利用較低的訊號傳輸率（data rate）以提高訊號傳送品質來嘗試建立網路連結，藉此增加兩個網路裝置建立連結的機率。例如，同樣支援1000BASE-X或100BASE-FX的本地裝置及連結夥伴若無法在1000BASE-X的速度下建立連結，則兩者皆會降速至100BASE-FX並重新連結。
基於上述的降速功能，本發明另提出一種網路裝置之操作方法，其流程圖如圖3所示。圖3的流程同樣由控制電路150執行。圖3中的步驟S210~S240與圖2的相同，故不再贅述。在本實施例中，第二速度是100BASE-FX，並且步驟S250包含子步驟S257：控制電路150傳送遠端故障（Far-End Fault, FEF）指示（此指示僅在100BASE-FX的協定下有定義）。由於步驟S250後，實作降速功能的連結夥伴會將其本身的傳輸速度降至100BASE-FX（因此，連結夥伴與本地裝置有相同的傳輸速度），所以此時本地裝置的控制電路150可以以100BASE-FX的速度傳送遠端故障指示給連結夥伴，以通知連結夥伴本地裝置發生故障。相較於圖2，在圖3的實施例中，連結夥伴可以快速得知本地裝置發生故障及/或故障的原因，因此得以快速反應。
請參閱圖4，圖4是控制電路150之一實施例的功能方塊圖。控制電路150包含處理單元152及記憶體154。處理單元152可以是具有程式執行能力的電路或電子元件，例如中央處理器、微處理器或微處理單元，其藉由執行儲存在記憶體154中的程式指令或程式碼來執行圖2或圖3的步驟。
在其他的實施例中，本技術領域具有通常知識者可以根據以上的揭露內容來設計控制電路150，也就是說，控制電路150可以是特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit, ASIC）或是由可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device, PLD）或有限狀態機（finite state machine, FSM）等電路或硬體實作。
本發明之網路裝置的控制晶片及網路裝置的操作方法能夠防止單方面的連結狀態，因此可以有效地避免封包丟失或是避免對OSI模型的上層造成問題。
由於本技術領域具有通常知識者可藉由本案之裝置發明的揭露內容來瞭解本案之方法發明的實施細節與變化，因此，為避免贅文，在不影響該方法發明之揭露要求及可實施性的前提下，重複之說明在此予以節略。請注意，前揭圖示中，元件之形狀、尺寸及比例僅為示意，係供本技術領域具有通常知識者瞭解本發明之用，非用以限制本發明。此外，在一些實施例中，前揭的流程圖中所提及的步驟可依實際操作調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。
雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
100:控制晶片 110:媒體存取控制層 120:調節次層 130:物理層 140:媒體選擇單元 150:控制電路 160:類比前端電路 200:光纖媒體 210:光模塊 Vout:輸出訊號 Vin:輸入訊號 SD,SD':偵測訊號 SK:預設速度 SS:速度設定訊號 SPD-A PHY,SPD-B PHY,SPD-X PHY:實體層傳送資料 TD:目標傳送資料 ST:目標傳輸速度 152:處理單元 154:記憶體 S210,S220,S230,S240,S250,S255,S257:步驟
圖1為本發明網路裝置之控制晶片之一實施例的示意圖； 圖2是本發明網路裝置之操作方法之一實施例的流程圖； 圖3是本發明網路裝置之操作方法之另一實施例的流程圖；以及 圖4是控制電路之一實施例的功能方塊圖。
S210,S220,S230,S240,S250,S255:步驟

Claims (10)

  1. 一種網路裝置之操作方法，該網路裝置透過一光纖媒體接收一輸入訊號，該方法包含： 將該網路裝置之一目標傳輸速度設定為一第一速度； 以該第一速度傳送及/或接收一資料；以及 當該輸入訊號的振幅或能量不大於一門檻值時，將該網路裝置之該目標傳輸速度設定為一第二速度，該第二速度不等於該第一速度。
  2. 如請求項1之方法，其中該第二速度小於該第一速度。
  3. 如請求項2之方法，其中該第二速度係100BASE-FX，該方法更包含： 傳送一遠端故障指示。
  4. 如請求項1之方法，更包含： 以該第二速度傳送一閒置碼字組或閒置序組。
  5. 一種網路裝置之控制晶片，該網路裝置透過一光纖媒體接收一輸入訊號，該控制晶片包含： 一類比前端電路，用來接收該輸入訊號； 一控制電路，用來根據一第一速度及一偵測訊號產生一速度設定訊號，其中該偵測訊號代表該輸入訊號之振幅或能量；以及 一媒體選擇單元，耦接該控制電路，用來根據該速度設定訊號決定該網路裝置之一目標傳輸速度； 其中，當該偵測訊號指示該輸入訊號的振幅或能量大於一門檻值時，該控制電路透過該速度設定訊號控制該媒體選擇單元以該第一速度作為該目標傳輸速度，以及當該偵測訊號指示該輸入訊號的振幅或能量不大於該門檻值時，該控制電路透過該速度設定訊號控制該媒體選擇單元以一第二速度作為該目標傳輸速度，該第二速度不等於該第一速度。
  6. 如請求項5之控制晶片，其中該第二速度小於該第一速度。
  7. 如請求項6之控制晶片，其中該第二速度係100BASE-FX，且該控制電路更透過該類比前端電路傳送一遠端故障指示。
  8. 如請求項5之控制晶片，其中該控制電路以該第二速度傳送一閒置碼字組或閒置序組。
  9. 如請求項5之控制晶片，其中該控制電路包含一記憶體及一處理單元，該處理單元執行儲存於該記憶體之複數個程式指令或程式碼，以根據該第一速度及該偵測訊號產生該速度設定訊號。
  10. 如請求項5之控制晶片，其中該偵測訊號係由該類比前端電路藉由偵測該輸入訊號之振幅或能量而產生。
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