СЕТЕВОЕ УСТРОЙСТВО 10/100 Мбит/с Российский патент 2009 года по МПК H04L12/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится в целом к сетевым устройствам, используемым в сетях связи, а более конкретно, к сетевому устройству, такому как преобразователь среды, который можно использовать в сети, включающей сетевые устройства, способные автоматически выполнять согласование между скоростями связи 10 и 100 мегабит в секунду (Мбит/с).

Уровень техники

Сети связи обычно выполнены из различных сред передачи данных. Например, может использоваться неэкранированная витая пара (медного провода) в качестве среды для передачи данных на относительно короткие расстояния, например, в локальной сети в небольшом офисе. Однако для передачи данных на длинные расстояния обычно используется волоконно-оптический кабель. Например, многомодовый волоконно-оптический кабель может обеспечивать обмен данными на расстоянии свыше 300-500 м, а одномодовый волоконно-оптический кабель может обеспечивать обмен данными на расстоянии нескольких километров или даже сотен километров.

Во многих случаях необходимо сопрягать локальную сеть, в которой используются линии неэкранированной витой пары, с сетью, в которой используется волоконно-оптический кабель. В этих случаях должно быть место, где сигналы преобразуются. Как раз для этой цели часто используются преобразователи среды.

На фиг.1 показан пример простой сети, в которой используются оптические линии, и линии неэкранированной витой пары в качестве среды для передачи данных. Как показано на фиг.1, пример выполнения сети включает первое сетевое устройство 100 (например, переключатель или рабочая станция) и второе сетевое устройство 102. Второй преобразователь среды может быть, не обязательно, расположен между первым преобразователем 104 среды и сетевым устройством 102. Между двумя сетевыми устройствами 100 и 102 расположен преобразователь 104 среды. Среда 106 передачи данных, которая соединяет первое сетевое устройство 100 и преобразователь 104 сред, является неэкранированной витой парой. С другой стороны, среда 108 передачи данных, которая соединяет второе сетевое устройство 102 и преобразователь 104 среды, является волоконно-оптическим кабелем. При передаче сигнала данных из первого сетевого устройства 100 во второе сетевое устройство 102, он сначала распространяется по линиям 106 неэкранированной витой пары и поступает на порт ввода преобразователя 104 среды. Преобразователь 104 среды реагирует на прием такого сигнала передачей оптического сигнала по волоконно-оптическому кабелю 108, после чего сигнал принимается вторым сетевым устройством 102.

На фиг.1 среда 106 передачи данных изображена в виде единственной линии, поскольку она представляет единственный путь прохождения данных: поток данных может проходить между первым сетевым устройством 100 и преобразователем 104 среды. На практике среда 106 передачи данных может состоять из нескольких отдельных линий. Например, обычно сигналы данных, которые проходят по линиям неэкранированной витой пары, являются двухсторонними сигналами. Естественно, что такая система требует того, чтобы единственный путь прохождения данных состоял из пары линий. Кроме того, сетевое устройство, которое передает данные с использованием неэкранированной витой пары (такое как сетевое устройство 100), обычно принимает двухсторонние сигналы данных по одной паре линий и передает двухсторонние сигналы по второй паре линий. В соответствии с этим среда 106 передачи данных включает по меньшей мере четыре линии: одну пару линий для данных, идущих в одном направлении, и одну пару линий для данных, идущих в другом направлении.

При указанном выше условии преобразователь 104 среды должен принимать данные (от первого сетевого средства 100) из одной пары линий и передавать данные (к первому сетевому средству 100) по второй паре линий. Однако преобразователь 104 среды не может произвольно выбирать, из какой пары линий он будет принимать данные и по какой паре линий будет передавать данные. Преобразователь 104 среды должен принимать данные из того же набора линий, который используется первым сетевым устройством 100 для передачи данных. Аналогичным образом преобразователь 104 среды должен передавать данные по тому же набору линий, который используется первым сетевым средством 100 для приема данных. Такое условие легко выполнять, когда заранее известно, какую пару линий намерено использовать первое сетевое устройство 100 для приема и какую пару линий первое сетевое устройство 100 намерено использовать для передачи данных. На практике, хотя различные сетевые устройства используют различные пары линий для приема и передачи, такое знание заранее возможно, только если преобразователь 104 среды заранее знает вид сетевого устройства (например, концентратор, рабочая станция, переключатель и т.д.), с которым он соединен. Естественно, что преобразователи среды должны иметь средства для определения, какую пару линий следует выделять в качестве входных линий, а какую - в качестве выходных линий.

В патенте США №5923663 (далее - патент '663) раскрыт способ, с помощью которого преобразователь среды может определять, какая пара линий является входными линиями, а какая пара является выходными линиями. Коротко говоря, способ, раскрытый в патенте '663, включает “прослушивание” преобразователем среды сигнала данных в первой паре линий, а затем во второй паре линий. Если в какой-либо паре линий преобразователь среды “слышит” данные, то он может полагать, что эта пара линий используется “прикрепленным” сетевым устройством для передачи данных; эта пара линий выделяется для входного порта преобразователя среды. Оставшаяся пара линий выделяется для выходного порта. Преобразователь среды сохраняет это выделение линий, пока он выявляет канал передачи данных. Когда такой канал передачи данных не обнаруживается, то преобразователь среды возвращается к своей задаче “прослушивания” данных в обеих парах линий.

Способ, раскрытый в патенте '663, не подходит для сетей связи, в которых поддерживается автоматическое согласование. Для автоматического согласования часто требуется наличие периода автоматического согласования, т.е. периода времени, в течение которого присоединенное сетевое устройство не ведет передачу. Преобразователь среды, использующий способ, согласно патенту '663, интерпретирует период автоматического согласования как потерю канала передачи данных. Следовательно, автоматическое согласование вызывает возврат преобразователя среды к своей задаче “прослушивания” данных в обеих парах линий.

Из указанного выше следует, что имеется потребность в схеме, с помощью которой преобразователь среды может выбирать конкретную пару линий для передачи и конкретную пару линий для приема.

Раскрытие изобретения

В разделе, посвященном уровню техники, было дано описание предпосылок изобретения. Согласно одному варианту выполнения данного изобретения способ выбора источника сигнала данных из множества возможных источников может включать выбор источника из множества возможных источников. После этого выполняется контроль выбранного источника для получения индикации скорости передачи данных. Если не наблюдается индикации скорости передачи данных, то выбирается другой источник данных. В противном случае этот выбор сохраняется.

Согласно другому варианту выполнения данного изобретения способ выбора источника сигнала данных из множества возможных источников может включать выбор источника из множества возможных источников. После этого выполняется контроль выбранного источника для получения индикации наступающего периода автоматического согласования. Затем ожидается окончание наступающего периода автоматического согласования. Если после окончания периода автоматического согласования не наблюдается индикации скорости передачи данных, то выбирается другой возможный источник. В противном случае этот выбор сохраняется.

Согласно еще одному варианту выполнения данного изобретения способ выбора источника сигнала данных из множества возможных источников может включать выбор источника из множества возможных источников. После этого выполняется контроль выбранного источника для получения индикации скорости передачи данных или наступающего периода автоматического согласования. Если не наблюдается индикации скорости передачи данных или наступающего периода автоматического согласования, то выбирается другой возможный источник данных. В противном случае этот выбор сохраняется. Если наблюдается индикация наступающего периода автоматического согласования, то ожидается окончание наступающего периода автоматического согласования. Если после окончания периода автоматического согласования не наблюдается индикации скорости передачи данных, то выбирается другой возможный источник. В противном случае этот выбор сохраняется.

Согласно еще одному варианту выполнения данного изобретения предлагается способ идентификации преобразователем среды, какая из двух пар контактов в гнезде для передачи данных несет сигнал данных, переданный от сетевого устройства. Преобразователь среды включает физический интерфейс, имеющий входной порт, на который должен подаваться сигнал данных из сетевого устройства. Преобразователь среды дополнительно содержит переключатель, расположенный между гнездом для передачи данных и физическим интерфейсом. Способ может включать использование переключателя для попеременного подключения входного порта физического интерфейса к первой и второй парам контактов в гнезде для передачи данных. После этого выполняется контроль пары контактов, соединенных с входным портом физического интерфейса для получения индикации скорости передачи данных сетевого устройства. Наконец, после определения скорости передачи данных, прекращается попеременное подключение физического интерфейса к первой и второй парам контактов гнезда для передачи данных.

Согласно еще одному варианту выполнения данного изобретения преобразователь среды может содержать переключатель, имеющий первый конец и второй конец. Первый конец может быть выполнен с возможностью соединения с любым из множества возможных источников сигнала данных. Второй конец может быть соединен с входным портом физического интерфейса, который преобразует сигнал данных из сигнала, который распространяется по первой среде, в сигнал, который распространяется по второй среде. Преобразователь среды может содержать также оптический приемопередатчик, соединенный с физическим интерфейсом, и логическое устройство, соединенное с физическим интерфейсом. Логическое устройство может быть выполнено с возможностью приведения в действие переключателя для итеративного подключения его первого конца попеременно к каждому из множества возможных источников сигналов данных до получения команды от логического устройства на прекращение такого итеративного соединения. Логическое устройство может принимать сигнал из физического интерфейса преобразователя среды. Сигнал сообщает скорость передачи данных, с которой будет осуществляться передача данных. Логическое устройство может быть дополнительно выполнено с возможностью выдачи команды в переключатель на прекращение итеративного соединения после приема сигнала, сообщающего скорость передачи данных, с которой будет выполняться передача данных.

Согласно еще одному варианту выполнения данного изобретения преобразователь среды может содержать переключатель, имеющий первый конец и второй конец. Первый конец может быть выполнен с возможностью соединения с любым из множества возможных источников сигнала данных. Второй конец может быть соединен с входным портом физического интерфейса, который преобразует сигнал передачи данных из сигнала, который распространяется по первой среде, в сигнал, который распространяется по второй среде. Преобразователь среды может содержать также оптический приемопередатчик, соединенный с физическим интерфейсом. Наконец, преобразователь среды может содержать средство для управления переключателем так, чтобы соединять входной порт физического интерфейса с одним из множества возможных источников сигнала данных, который действительно несет сигнал данных.

Краткое описание чертежей

На чертежах изображено:

фиг.1 - пример выполнения сети связи, в которой можно использовать преобразователь среды согласно данному изобретению;

фиг.2 - графическая схема способа выбора, какой из множества возможных источников данных должен быть соединен с входным портом преобразователя среды;

фиг.3 - вариант выполнения преобразователя среды согласно данному изобретению;

фиг.4 - подходящий вариант выполнения преобразователя с тремя состояниями, показанного на фиг.3;

фиг.5 - трансформаторная схема, подходящая для использования в трансформаторном блоке, показанном на фиг.3.

Осуществление изобретения

Схема является полезной в любой системе, в которой устройство, такое как преобразователь среды, должно идентифицировать, какая из множества линий передачи данных должна быть выделена для входного порта. Если имеется лишь две линии связи, то способом дедукции можно определить, что остающаяся линия должен быть выделена для выходного порта. Согласно одному варианту выполнения эта схема осуществляется с помощью преобразователя среды. Кроме того, представленную схему можно использовать для идентификации, какая из любого числа линий связи должна быть выделена для входного порта. С целью иллюстрации приводится описание схемы, используемой для выбора из двух пар линий связи внутри гнезда RJ-45.

Ниже приводится описание схемы, с помощью которой преобразователь среды может идентифицировать, какая из множества линий связи должна быть выделена для входного порта преобразователя среды. Переключатель расположен между множеством линий связи и микросхемой физического интерфейса в преобразователе среды. Переключатель способен соединять любую из множества линий с входным портом микросхемы физического интерфейса. Управление переключателем выполняется так, что он соединяет каждую из множества линий связи попеременно одну за другой с входным портом физического интерфейса. Во время периода, когда линия связи соединена с входным портом физического интерфейса, физический интерфейс ищет сигнал паузы. Если сигнал паузы не найден, то процесс продолжается, и переключатель соединяет другую из множества линий связи с входным портом физического интерфейса. Если же, с другой стороны, сигнал паузы найден, то возможно одно из двух последствий: (1) сетевое устройство, генерирующее сигнал паузы, способно осуществлять связь только с одной скоростью передачи данных, что означает, что не последует автоматическое согласование; или (2) сетевое устройство, генерирующее сигнал паузы, способно осуществлять связь с более чем одной скоростью передачи данных, что означает, что последует автоматическое согласование. В первом случае преобразователь среды работает с предположением, что линия, соединенная в настоящее время с входным портом физического интерфейса, является подходящей и что установленное в настоящее время соединение должно сохраняться так долго, пока имеется канал передачи данных. Во втором случае преобразователь среды работает с предположением, что линия, соединенная с входным портом физического интерфейса, может быть подходящей. Преобразователь среды останавливает переключательное действие переключателя на время, достаточно длительное для истечения наступающего периода автоматического согласования. После этого преобразователь среды ищет присутствие сигнала паузы в присоединенной в настоящее время линии. Если сигнал паузы присутствует, то преобразователь среды работает с предположением, что линия, соединенная в настоящее время с входным портом физического интерфейса, является подходящей и что установленное в настоящее время соединение следует сохранять так долго, пока присутствует канал передачи данных.

На фиг.2 показана диаграмма переходов, описывающая способ выбора, какой из множества возможных источников данных должен быть соединен с входным портом преобразователя среды. Следует отметить, что диаграмма переходов, показанная на фиг.2, может выполняться любым типом устройства, однако, в данном случае приводится описание ее выполнения преобразователем среды, выполненным в соответствии с фиг.3 (описание приводится ниже).

Как показано на фиг.2, преобразователь среды первоначально начинает работу в состоянии 200 переключения. В этом состоянии переключатель используется для соединения любого из множества возможных источников данных с входным портом преобразователя среды попеременно один за другим. Например, при предположении, что возможные источники данных присутствуют в виде контактов для передачи данных внутри гнезда RJ-45, имеются два возможных источника данных: в гнезде RJ-45 носителем данных может быть разностный сигнал на: (1) контактах 1 и 2 (источник данных №1); или (2) контактах 3 и 6 (источник данных №2). В состоянии 200 переключения контакты 1 и 2 (источник данных №1) сначала будут соединены с входным портом преобразователя среды. Затем после некоторого периода времени контакты 3 и 6 (источник данных №2) будут соединены с входным портом преобразователя среды. Контакты 1 и 2, естественно, будут отсоединены от входного порта в течение этого периода времени. Не обязательно, при предположении, что существуют лишь два возможных источника данных, любой источник данных, не соединенный с входным портом, может быть соединен с выходным портом. Таким образом, состояние 200 переключения, не обязательно, состоит из попеременного переключения выделенных соединений входного и выходного портов между источниками данных. В целом, при предположении N возможных источников данных, состояние 200 переключения может приводить к следующей последовательности соединения источников данных с входным портом: {1, 2, …N, 1, 2, …N, …}. Точную последовательность можно изменять в соответствии с применением. Каждый из возможных источников данных предпочтительно соединяется итеративно с входным портом один за другим.

Устройство остается в состоянии 200 переключения, пока не будет обнаружен канал передачи данных. Выход из состояния 200 переключения возможен лишь при обнаружении сигнала паузы. В сети, имеющей сетевое устройство, способное поддерживать связь со скоростью передачи данных 10 или 100 Мбит/с, могут существовать три типа линий или сигналов паузы: (1) импульс нормальной линии связи, который показывает, что сетевое устройство, создающее сигнал паузы, может поддерживать связь лишь со скоростью 10 Мбит/с; (2) импульс многоуровневый, с тремя уровнями (импульс MLT-3), который указывает, что сетевое устройство, создающее сигнал паузы, может поддерживать связь лишь со скоростью 100 Мбит/с; и (3) импульс быстрой линии связи, который указывает, что сетевое устройство, создающее сигнал паузы, может поддерживать связь со скоростью 10 Мбит/с или 100 Мбит/с. Сигнал паузы является сигналом, который периодически генерируется сетевым устройством для указания того, что оно присутствует в сети. Термин “линейный сигнал” относится и к сигналу паузы, и к сигналу графика. Там, где использовался термин “сигнал паузы”, одинаково применим термин “линейный сигнал”. Если источник данных, соединенный в данный момент с входным портом преобразователя среды, присоединен к выходному порту работающего сетевого устройства, то будет найден сигнал паузы. В противном случае сигнал паузы не будет найден.

Если обнаружен импульс нормальной линии связи или импульс MLT-3, то преобразователь среды переходит из состояния 200 переключения в состояние 202 остановки переключения. Переключения переключателя прекращаются на период, когда преобразователь среды находится в состоянии 202 остановки переключения. Таким образом, выделенные соединения, преобладающие в момент выхода из состояния 200 переключения, сохраняются в течение времени, в течение которого преобразователь среды находится в состоянии 202 остановки переключения. Если состояние 200 переключения включало соединение источника данных с выходным портом преобразователя среды, то сохраняется также выделенное соединение выходного порта. Выход из состояния 202 остановки без переключения происходит лишь тогда, когда преобразователь среды не обнаружит канала связи, при этом преобразователь среды возвращается в состояние 200 переключения.

При обнаружении импульса быстрого канала связи, содержащего информацию автоматического согласования (скорость передачи данных и половинный или полный дуплекс), преобразователь среды переходит из состояния 200 переключения в состояние 204 остановки переключения. Аналогично состоянию 202 остановки переключения, состояние 204 остановки переключения включает задержку переключающего действия переключателя на период времени, когда преобразователь среды находится в состоянии 204 остановки переключения. Таким образом, распределение соединений, преобладающее в момент выхода из состояния 200 переключения, сохраняется в течение времени, когда преобразователь среды находится в состоянии 204 остановки переключения. Если состояние 200 переключения включало соединение источника данных с выходным портом преобразователя среды, то сохраняется также выделенное соединение выходного порта.

Выход из состояния 204 остановки переключения происходит мгновенно после остановки переключения, после чего наступает состояние 206 задержки. Во время состояния 206 задержки преобразователь среды не предпринимает никаких действий, а просто ожидает окончания периода автоматического согласования. Автоматическое согласование является процессом, с помощью которого первое сетевое устройство определяет возможности второго сетевого устройства по передаче данных; затем два сетевых устройства “соглашаются” передавать данные с наибольшей возможной скоростью. Во время автоматического согласования может быть установлена также полностью дуплексная или полудуплексная связь. Процесс согласования скорости передачи данных обычно занимает период времени, называемый “периодом автоматического согласования”. Во время периода автоматического согласования одно или оба сетевых устройства могут прекратить передачу сигналов паузы. После этого устройства возобновляют связь.

После истечения периода автоматического согласования преобразователь среды переходит в состояние 200 переключения, если не обнаружен канал связи. В противном случае, когда канал связи обнаружен, устройство переходит в состояние 202 остановки переключения, описание которого было приведено выше.

На фиг.3 показан один вариант выполнения преобразователя среды согласно данному изобретению. Преобразователь среды, показанный на фиг.3, является лишь одним примером устройства, которое может выполнять способ, описанный применительно к фиг.2, и такие устройства входят в объем данного изобретения.

Как показано на фиг.3, два возможных источника 302 и 304 данных представлены через гнездо 300 RJ-45. Два источника данных 302 и 304 выполнены в виде двух пар неэкранированных линий, при этом каждая пара 302 и 304 способна нести разностный сигнал данных. Одна пара 302 предназначена нести разностный сигнал данных из сетевого устройства в преобразователь среды, а другая пара 304 предназначена нести разностный сигнал данных от преобразователя среды к сетевому устройству. Когда правильно выполнено распределение соединений, то пара 302 линий, предназначенная нести разностный сигнал данных из сетевого устройства в преобразователь среды, соединена с входом преобразователя среды. Естественно, что другая пара 304 соединяется с выходом.

Каждый возможный источник данных соединен через устройства 306 и 308 грозозащиты с трансформаторным блоком 310. Трансформаторный блок 310 может состоять из двух отдельных трансформаторов, первого трансформатора для использования с одной из пар 302 или 304 неэкранированных линий и второго трансформатора для использования с другой парой 302 или 304 неэкранированных линий. Один пример трансформаторной схемы, которую можно использовать в трансформаторном блоке 310, показан на фиг.5. Трансформаторный блок 310 соединяет линии из гнезда RJ-45 с блоком 312 переключения. Трансформаторный блок 310 можно использовать для введения смещения в сигнал, который несут пары 302 или 304, как будет пояснено ниже.

Блок 312 переключения соединен с входным и выходным портами 316 и 318 физического интерфейса 314. Блок 312 переключения способен соединять каждую из пар 302 и 304 с каждым из портов 316 и 318. Например, блок 312 переключения может соединять пару 302 с входным портом 316, а пару 304 - с выходным портом 318 (как показано на фиг.3). В качестве альтернативного решения, блок 312 переключения может соединять пару 302 с выходным портом, а пару 302 - с входным портом 316. Физический интерфейс соединен с оптическим приемопередатчиком 320.

Преобразователь среды работает в основном следующим образом. Сигнал может приходить в преобразователь среды через одну из витых пар 302 или 304. Этот сигнал передается через устройство 306 или 308 грозозащиты, через трансформатор 310, через блок 312 переключения к входному порту 316 физического интерфейса 314. Физический интерфейс 314 выполняет необходимую обработку для надлежащего возбуждения оптического приемопередатчика 320, так что оптический приемопередатчик 320 создает оптический сигнал, который содержит ту же информацию, которую нес сигнал, который пришел на конец витой пары преобразователь среды. Таким образом, сигнал преобразуется из сигнала, который переносился по среде в виде металлической витой пары, в сигнал, который переносится по оптоволоконному кабелю. Естественно, этот процесс работает также в обратном направлении. Оптический сигнал может приходить в оптический приемопередатчик 320, преобразовываться с помощью физического интерфейса 314 и подаваться на выходную пару 304. Таким образом, оптический сигнал преобразуется в сигнал, который переносится по среде в виде витой пары.

Как показано на фиг.3, комплексное устройство 322 с программируемой логикой (CPLD) соединено с физическим интерфейсом 314. Устройство 322 принимает по меньшей мере четыре вида сигналов из физического интерфейса: (1) сигнал, который переносится по линии 324, указывающий, что скорость передачи данных составляет 10 Мбит/с (этот сигнал генерируется, когда импульс нормальной передачи данных наблюдается на входном порту 316 физического интерфейса 314); (2) сигнал, который переносится по линии 324, указывающий, что скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с (этот сигнал генерируется, когда на входном порте 316 физического интерфейса 314 наблюдается импульс MLT-3); (3) сигнал, который переносится по линии 342, указывающий, что совсем не наблюдается передачи данных (т.е. этот сигнал генерируется, когда на входном порте 316 физического интерфейса 314 совсем не наблюдается передачи данных); и (4) сигнал, который переносится по линии 326, указывающий, что должен наступить период автоматического согласования (этот сигнал генерируется в ответ на импульс быстрой связи, наблюдаемый на входном порте 316 физического интерфейса 314).

Как указывалось выше, линия 324 сообщает о появлении трех разных событий: (1) скорость передачи данных составляет 10 Мбит/с; (2) скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с; и (3) связь потеряна. Одним путем выполнения такой задачи с помощью одной линии является передача сигнала трех состояний. Например, линия 324 может передавать сигнал “0”, когда скорость передачи данных составляет 10 Мбит/с, и передавать сигнал “1”, когда скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с. Когда связь потеряна, то линия 324 может просто находиться в состоянии высокого импеданса. В таком случае между линией 324 и комплексным устройством 322 с программируемой логикой может быть расположен преобразователь 328 с тремя состояниями. Преобразователь 328 с тремя состояниями преобразует сигнал трех состояний в двухразрядный двоичный сигнал, при этом каждый бит переносится по отдельной линии, проходящей между преобразователем 328 с тремя состояниями и комплексным устройством 322 с программируемой логикой. Например, сигнал “0”, передаваемый по линии 324, может быть представлен в виде “01” (“0” передается по одной линии, в то время как “1” передается по другой линии). Сигнал “1”, передаваемый по линии 324, может быть представлен в виде “10”. Наконец, состояние с высоким импедансом, передаваемое по линии 324, может быть представлено в виде “11”. Описание примера выполнения преобразователя 328 с тремя состояниями приведено ниже со ссылками на фиг.4.

Как показано на фиг.3, комплексное устройство 322 с программируемой логикой управляет блоком 312 переключения, а также управляет двумя переключателями 330 и 332 смещения. Комплексное устройство 322 с программируемой логикой использует информацию, принятую из физического интерфейса 314, для осуществления управления блоком 312 переключения и двумя переключателями 330 и 332 смещения с целью обеспечения правильного выделения соединений для входного и выходного портов 316 и 318.

Сначала комплексное устройство 322 с программируемой логикой управляет блоком 312 переключения, так что он попеременно переключает пары 302 и 304 между входным и выходным портами 316 и 318. Например, комплексное устройство 322 с программируемой логикой может управлять блоком 312 переключения так, что первоначально пара 302 соединена с входным портом 316, а пара 304 - с выходным портом 308 в течение определенного интервала времени. После истечения интервала переключения, комплексное устройство 322 с программируемой логикой управляет блоком 312 переключения так, что распределение соединений изменяется на противоположное. Другими словами, пара 302 соединяется с выходным портом 318, а пара 304 - с входным портом 316. После истечения другого интервала переключения, распределение соединений снова изменяется на противоположное, и т.д.

Во время каждого интервала переключения физический интерфейс 314 наблюдает за своим входным портом 316 в поисках сигнала паузы. Если сигнал паузы найден, то может произойти одно из нескольких событий: (1) если сигнал паузы является импульсом нормальной передачи данных, то в линию 324 выдается сигнал “0” (“01” принимается комплексным устройством 322 с программируемой логикой за счет преобразователя 328 с тремя состояниями); (2) если сигнал паузы является импульсом MLT-3, то в линию 324 выдается сигнал “1” (“10” принимается комплексным устройством 322 с программируемой логикой за счет преобразователя 328 с тремя состояниями); и (3) если сигнал паузы является импульсом быстрой передачи данных, содержащий информацию автоматического согласования, то в линию 326 передается опрокидывающий импульс. Естественно, если вообще не наблюдается передачи данных, то линия 324 приводится в состояние с высоким импедансом (“11” принимается комплексным устройством 322 с программируемой логикой за счет преобразователя 328 с тремя состояниями).

Комплексное устройство 322 с программируемой логикой запрограммировано на отклик на возможные стимулы следующим образом. При приеме “01” или “10”, что означает, что связь будет происходить с известной скоростью передачи данных, комплексное устройство 322 с программируемой логикой выдает команду в блок 312 переключения на прекращение переключения. Другими словами, распределение соединений, преобладающее во время данного периода переключения, сохраняется. Комплексное устройство 322 с программируемой логикой запрограммировано на обеспечение сохранения такого распределения соединений, пока не будет принят сигнал “11” из преобразователя 328 с тремя состояниями. Другими словами, действие переключения блока 312 переключения не возобновляется, пока физический интерфейс 314 не обнаружит, что канал передачи данных потерян.

С другой стороны, если комплексное устройство 322 с программируемой логикой принимает опрокидывающий сигнал по линии 326, то комплексное устройство 322 с программируемой логикой запускает часы. Комплексное устройство с программируемой логикой использует часы для ожидания истечения наступающего периода автоматического согласования. После истечения периода автоматического согласования комплексное устройство с программируемой логикой ожидает получение информации о присутствии сигнала паузы на входном порте физического интерфейса 314. Если такой сигнал паузы не выявляется (т.е. если от преобразователя 328 с тремя состояниями принимается “11”), то комплексное устройство 322 с программируемой логикой выдает команду в блок 312 переключения на возобновление действия переключения. С другой стороны, если по истечении периода автоматического согласования из преобразователя 328 с тремя состояниями принимается “01” или “10”, что означает, что автоматическое согласование успешно выполнено и передача данных будет происходить с известной скоростью передачи данных, то комплексное устройство 322 с программируемой логикой передает команду в блок 312 переключения на прекращение переключения. Другими словами, распределение соединений, преобладающее во время данного периода переключения, сохраняется. Комплексное устройство 322 с программируемой логикой запрограммировано на обеспечение сохранения этого распределения соединений, пока из преобразователя 328 с тремя состояниями не будет получен сигнал “11”. Другими словами, действие переключения блока 312 переключения не возобновляется, пока физический интерфейс 314 не обнаружит, что канал передачи данных потерян.

Корпус 301 может охватывать или частично охватывать каждую из указанных выше структур преобразователя среды, показанного на фиг.3.

На фиг.4 показан подходящий вариант выполнения преобразователя 328 с тремя состояниями, показанного на фиг.3. Как показано на фиг.4, преобразователь с тремя состояниями содержит в данном случае первый и второй фототранзисторы 400 и 402. Каждый фототранзистор 400 и 402 имеет заземленный эмиттер. Коллекторы каждого фототранзистора 400 и 402 соединены последовательно с сопротивлением для подачи напряжения. Коллекторы каждого фототранзистора 400 и 402 служат в качестве выходов преобразователя с тремя состояниями и обозначены как Out₁ и Out₂.

Пока напряжение на каждой базе не превышает напряжения активации перехода база-эмиттер каждого фототранзистора 400 и 402, напряжения на выходах Out₁ и Out₂ остаются равными напряжению источника напряжения (поскольку через сопротивления, соединенные с коллекторами, не проходит ток). В таких условиях выходом преобразователя с тремя состояниями является “11” (Out₁=1 и Out₂=1).

Преобразователь с тремя состояниями содержит также первый и второй фотодиоды 404 и 406, расположенные с возможностью облучения баз фототранзисторов 400 и 402, соответственно. Преобразователь с тремя состояниями содержит также делитель напряжения, который состоит из трех сопротивлений 408, 410 и 412. Р-сторона первого фотодиода 404 соединена с точкой между сопротивлениями 408 и 410. Аналогичным образом, p-сторона второго фотодиода 406 соединена с точкой между сопротивлениями 410 и 412. Входная линия (обозначенная “In”) соединяет n-сторону фотодиода 404 и p-сторону фотодиода 406. Величины сопротивлений 408, 410 и 412 выбраны так, что когда входная линия находится в состоянии высокого импеданса, то ни один из фотодиодов 404 и 406 не имеет достаточного тока, проходящего через него, для того, чтобы вызвать на базе фототранзистора 400 или 402 превышение напряжения порогового значения активации. В соответствии с этим, как указывалось выше, выходным сигналом преобразователя с тремя состояниями является “11”, когда входная линия находится в состоянии большого импеданса. С другой стороны, если входная линия передает сигнал “1” (т.е. если она передает большое напряжение), то фотодиод 404 запирается (через фотодиод 404 не проходит ток), в то время как фотодиод 406 интенсивно светится. Следовательно, Out₁=1 и Out₂=0 (поскольку ток проходит через сопротивление, соединенное с коллектором фототранзистора 402). И наоборот, если входная линия передает сигнал “0” (т.е. если она передает низкое напряжение), то фотодиод 404 интенсивно светится, в то время как фотодиод 406 запирается (через фотодиод 406 не проходит ток). Следовательно, Out₁=0 и Out₂=1 (поскольку ток проходит через сопротивление, соединенное с коллектором фототранзистора 400).

На фиг.5 показана трансформаторная схема, подходящая для использования в трансформаторном блоке 310, показанном на фиг.3. Как указывалось выше применительно к фиг.3, трансформаторный блок 310 может содержать две трансформаторные схемы, показанные на фиг.5, по одной для каждого потенциального источника данных в гнезде RJ-45.

Как показано на фиг.5, трансформаторная схема содержит трансформатор 500, имеющий первичную обмотку 502 и вторичную обмотку 504. Цепь, состоящая из конденсатора и сопротивления (RC-цепочка) 506 соединена со средней точкой первичной обмотки 502. RC-цепочка 506, вызывает противодействие смещению сигнала в первичной обмотке 502 относительно “земли”.

Со средней точкой вторичной обмотки 504 соединен переключатель 508. Переключатель 508 подключает/отключает напряжение смещения к средней точке вторичной обмотки. Когда переключатель замкнут, то сигнал, проходящий по вторичной обмотке 504, смещается на напряжение смещения. Управление переключателем 508 может выполнять комплексное устройство 322 с программируемой логикой. Когда вторичная обмотка 504 соединена с выходным портом 318 физического интерфейса (фиг.3), то переключатель 508 может быть замкнут для обеспечения смещения линии, необходимого для физического интерфейса 314 для правильного возбуждения вторичной обмотки 504.

Понятно, что данное изобретение хорошо приспособлено для достижения указанных, а также присущих ему целей и преимуществ. Хотя для целей данного раскрытия было приведено описание предпочтительных в настоящее время вариантов выполнения, возможны многочисленные изменения, очевидные для специалистов в данной области техники, которые соответствуют идее изобретения, заданной прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится технике связи и может обнаруживать сигналы данных из множества возможных источников данных в контексте сетевого окружения, имеющего устройства, которые используют автоматическое согласование в период автоматического согласования. Технический результат состоит в обеспечении автоматического согласования. Для этого схема включает переключение входного порта сетевого устройства попеременно между различными возможными источниками данных. Если обнаруживается сигнал паузы, указывающий, что наступающий период автоматического согласования не выявлен, то действие по переключению прекращается и сохраняется соединение входного порта, пока не будет обнаружен канал передачи данных. После этого устройство возвращается в состояние переключения. Если обнаруживается сигнал паузы, указывающий, что выявлен наступающий период автоматического согласования, то действие по переключению останавливается на период, равный или превышающий период автоматического согласования. После этого, если обнаружен сигнал паузы, то соединение входного порта сохраняется до тех пор, пока обнаруживается канал передачи данных. 7 н. и 25 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ выбора источника сигнала данных из множества возможных источников,
включающий:
(a) выбор источника из множества возможных источников;
(b) обеспечение возможности соединения источника с физическим интерфейсом с использованием переключателя смещения;
(c) контроль выбранного источника устройством с программируемой логикой для получения индикации скорости передачи данных, при этом контроль источника включает в себя контроль для получения индикации импульса передачи данных с медленной скоростью, многоуровневого импульса с тремя уровнями и импульса передачи данных с высокой скоростью, принимаемых в устройстве с программируемой логикой через преобразователь с тремя состояниями;
(d) возврат на стадию (а), если индикации скорости передачи данных не наблюдается; и
(d) сохранение выбора, принятого на стадии (а), если индикация скорости передачи данных наблюдается.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что при отсутствии сигнала данных от выбранного источника дополнительно включает возврат на стадию (а), выбор источника из множества возможных источников.

3. Способ выбора источника сигнала данных из множества возможных источников, включающий:
(a) выбор источника из множества возможных источников;
(b) обеспечение возможности соединения источника с физическим интерфейсом с использованием переключателя смещения;
(c) контроль выбранного источника устройством с программируемой логикой для получения индикации наступающего периода автоматического согласования, при этом контроль источника включает в себя контроль для получения индикации импульса передачи данных с медленной скоростью, многоуровневого импульса с тремя уровнями и импульса передачи данных с высокой скоростью, принимаемых в устройстве с программируемой логикой через преобразователь с тремя состояниями;
(c) ожидание окончания наступающего периода автоматического согласования;
(d) возврат на стадию (а), если после окончания периода автоматического согласования не наблюдается индикация скорости передачи данных; и
(e) сохранение выбора, принятого на стадии (а), если после окончания периода автоматического согласования наблюдается индикация скорости передачи данных.

4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что при отсутствии сигнала данных от выбранного источника дополнительно включает возврат на стадию (а), выбор источника из множества возможных источников.

5. Способ по п.3, характеризующийся тем, что ожидание окончания периода автоматического согласования представляет собой ожидание в течение примерно 20 с.

6. Способ выбора источника сигнала данных из множества возможных источников, включающий:
(а) выбор источника из множества возможных источников;
(b) обеспечение возможности соединения источника с физическим интерфейсом с использованием переключателя смещения;
(с) контроль выбранного источника устройством с программируемой логикой для получения индикации скорости передачи данных или наступающего периода автоматического согласования, при этом контроль источника включает в себя контроль для получения индикации импульса передачи данных с медленной скоростью, многоуровневого импульса с тремя уровнями и импульса передачи данных с высокой скоростью, принимаемых в устройстве с программируемой логикой через преобразователь с тремя состояниями;
(d) возврат на стадию (а), если не наблюдается индикация скорости передачи данных или наступающего периода автоматического согласования;
(e) сохранение выбора, принятого на стадии (а), если наблюдается индикация скорости передачи данных;
(f) ожидание окончания наступающего периода автоматического согласования, если наблюдается индикация наступающего периода автоматического согласования;
(g) возврат на стадию (а), если после окончания периода автоматического
согласования не наблюдается индикация скорости передачи данных; и
(h) сохранение выбора, принятого на стадии (а), если после окончания периода автоматического согласования наблюдается индикация скорости передачи данных.

7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что при отсутствии сигнала данных от выбранного источника после стадии (d) или (g) дополнительно включает стадию возврата на стадию (а).

8. Способ по п.6, характеризующийся тем, что ожидание окончания периода автоматического согласования представляет собой ожидание в течение примерно 20 с.

9. Способ определения средством согласования сред, какая из двух пар контактов в гнезде для передачи данных несет сигнал данных, переданный из сетевого устройства, при этом средство согласования сред содержит физический интерфейс с входным портом, на который должен подаваться сигнал данных из сетевого устройства, а также переключатель, расположенный между гнездом для передачи данных и физическим интерфейсом, и, по меньшей мере, один переключатель смещения, обеспечивающий возможность направленного соединения физического интерфейса с гнездом для передачи данных, при этом способ содержит:
использование указанного переключателя и переключателя смещения для попеременного соединения входного порта физического интерфейса с первой парой контактов в гнезде для передачи данных и второй парой контактов в гнезде для передачи данных;
контроль пары контактов, соединенных с входным портом физического интерфейса, для получения индикации скорости, с которой сетевое устройство будет передавать данные, при этом указанный контроль пары контактов включает в себя контроль для импульса передачи данных с медленной скоростью, многоуровневого импульса с тремя уровнями и импульса передачи данных с высокой скоростью с использованием устройства с программируемой логикой, причем указанное устройство с программируемой логикой получает индикацию скорости передачи данных через преобразователь с тремя состояниями;
после определения скорости передачи данных прекращение попеременного соединения физического интерфейса с первой и второй парами контактов гнезда для передачи данных.

10. Способ по п.9, характеризующийся тем, что гнездо для передачи данных представляет собой гнездо для передачи данных RJ-45.

11. Способ по п.9, характеризующийся тем, что контроль пары контактов, соединенных с входным портом физического интерфейса, для получения индикации скорости, с которой сетевое устройство будет передавать данные, представляет собой контроль пары контактов для получения с нее сигнала паузы.

12. Способ по п.9, характеризующийся тем, что дополнительно включает:
контроль пары контактов, соединенных с входным портом физического интерфейса, для получения индикации наступающего периода автоматического согласования;
ожидание окончания временного интервала, отведенного на автоматическое согласование, если наблюдается индикация временного интервала автоматического согласования;
после окончания временного интервала автоматического согласования контроль пары контактов, соединенных с входным портом физического интерфейса, для получения индикации скорости, с которой сетевое устройство будет передавать данные; и
после определения скорости передачи данных прекращение попеременного соединения физического интерфейса с первой и второй парами контактов гнезда для передачи данных.

13. Способ по п.12, характеризующийся тем, что контроль пары контактов, соединенных с входным портом физического интерфейса, для получения индикации наступающего периода автоматического согласования представляет собой контроль пары контактов для получения с нее сигнала паузы.

14. Способ по п.13, характеризующийся тем, что сигнал паузы представляет собой импульс передачи данных с высокой скоростью.

15. Средство согласования сред, содержащее:
переключатель, имеющий первый вывод и второй вывод, при этом первый вывод выполнен с возможностью подсоединения к любому из множества возможных источников сигнала данных, второй вывод соединен с входным портом физического интерфейса, который преобразует сигнал данных из сигнала, который распространяется по первой среде, в сигнал, который распространяется по второй среде;
по меньшей мере, один переключатель смещения, выполненный с возможностью направленного соединения физического интерфейса с гнездом для передачи данных;
оптический приемопередатчик, соединенный с физическим интерфейсом;
логическое устройство, соединенное с физическим интерфейсом через преобразователь с тремя состояниями;
при этом логическое устройство выполнено с возможностью:
приведения в действие переключателя для итеративного подключения его первого вывода попеременно к каждому из множества возможных источников данных до получения команды от логического устройства на прекращение такого итеративного подключения;
приема сигнала из физического интерфейса, причем сигнал сообщает скорость передачи данных, с которой будет осуществляться передача данных; и
выдачи команды в переключатель на прекращение итеративного подключения после приема сигнала, сообщающего скорость передачи данных, с которой будет выполняться передача данных;
при этом сигнал, сообщающий скорость передачи данных, с которой будет выполняться передача данных, представляет собой двухразрядный цифровой сигнал, полученный из сигнала трех состояний, характеризующего различные скорости передачи данных или отсутствие передачи данных, предоставляемого физическим интерфейсом.

16. Средство согласования сред по п.15, характеризующееся тем, что логическое
устройство выполнено с возможностью:
приема сигнала из физического интерфейса, который сообщает о наступлении периода, в течение которого, по меньшей мере, частично будет отсутствовать сигнал данных;
ожидания окончания периода, в течение которого по меньшей мере частично будет отсутствовать сигнал данных;
приема сигнала из физического интерфейса, который сообщает скорость передачи данных, с которой будет осуществляться передача данных; и
выдачи команды в переключатель на прекращение итеративного подключения после приема сигнала, сообщающего скорость передачи данных, с которой будет выполняться передача данных.

17. Средство согласования сред по п.16, характеризующееся тем, что период, в течение которого, по меньшей мере, частично будет отсутствовать сигнал передачи данных, представляет собой период автоматического согласования.

18. Средство согласования сред по п.15, характеризующееся тем, что логическое устройство является микропроцессором.

19. Средство согласования сред по п.15, характеризующееся тем, что логическое устройство является интегральной схемой.

20. Средство согласования сред по п.15, характеризующееся тем, что первая среда представляет собой металлический проводник.

21. Средство согласования сред по п.15, характеризующееся тем, что вторая среда представляет собой оптоволокно.

22. Средство согласования сред по п.15, характеризующееся тем, что первая среда представляет собой оптоволокно.

23. Средство согласования сред по п.15, характеризующееся тем, что вторая среда представляет собой металлический проводник.

24. Средство согласования сред, содержащее:
переключатель, имеющий первый вывод и второй вывод, при этом первый вывод выполнен с возможностью подсоединения к любому из множества возможных источников сигнала данных, второй вывод соединен с входным портом физического интерфейса, который преобразует сигнал данных из сигнала, который распространяется по первой среде, в сигнал, который распространяется по второй среде;
по меньшей мере, один переключатель смещения, выполненный с возможностью направленного соединения физического интерфейса с указанным множеством возможных источников;
оптический приемопередатчик, соединенный с физическим интерфейсом;
преобразователь с тремя состояниями, выполненный с возможностью преобразования сигнала трех состояний, предоставляемого физическим интерфейсом, в двухразрядный цифровой сигнал, определяющий скорость передачи данных, с которой будет осуществляться передача данных; и
средство для управления переключателем так, чтобы соединять входной порт физического интерфейса с одним из множества возможных источников сигналов данных, который действительно несет сигнал данных,
при этом физический интерфейс детектирует скорость передачи данных сигнала данных.

25. Сетевая система для передачи данных между оптической и электрической
сетями, включающая:
средство согласования сред, содержащее:
переключатель, имеющий первый вывод и второй вывод, при этом первый вывод выполнен с возможностью подсоединения к любому из множества возможных источников сигнала данных, второй вывод соединен с входным портом физического интерфейса, который преобразует сигнал данных из сигнала, который распространяется по первой среде, в сигнал, который распространяется по второй среде;
по меньшей мере, один переключатель смещения, выполненный с возможностью направленного соединения физического интерфейса с указанным множеством возможных источников;
оптический приемопередатчик, соединенный с физическим интерфейсом;
преобразователь с тремя состояниями, выполненный с возможностью преобразования сигнала трех состояний, предоставляемого физическим интерфейсом, в
двухразрядный цифровой сигнал, определяющий скорость передачи данных, с которой будет осуществляться передача данных; и
средство для управления переключателем так, чтобы соединять входной порт физического интерфейса с одним из множества возможных источников сигналов данных, который действительно несет сигнал данных,
при этом физический интерфейс детектирует скорость передачи данных сигнала данных;
система также содержит:
первое сетевое устройство, соединенное через первую среду с указанным переключателем в средстве согласования сред, и
второе сетевое устройство, соединенное через вторую среду с оптическим приемопередатчиком в средстве согласования сред.

26. Сетевая система по п.25, характеризующаяся тем, что первое сетевое устройство содержит переключатель.

27. Сетевая система по п.25, характеризующаяся тем, что первое сетевое устройство содержит концентратор.

28. Сетевая система по п.25, характеризующаяся тем, что первое сетевое устройство содержит рабочую станцию.

29. Сетевая система по п.25, характеризующаяся тем, что первая среда представляет собой металлический проводник.

30. Сетевая система по п.25, характеризующаяся тем, что вторая среда представляет собой оптоволокно.

31. Сетевая система по п.25, характеризующаяся тем, что первая среда представляет собой оптоволокно.

32. Сетевая система по п.25, характеризующаяся тем, что вторая среда представляет собой металлический проводник.