一种构建网络的方法和系统

摘要

本发明涉及一种构建网络的方法和系统。就此而言，确定将网络设备从节能操作模式重配置为高性能操作模式。在发送指示给链路伙伴(link partner)之前，重配置所述网络设备的第一部分；以及在发送所述指示之后，重配置所述网络设备的剩余部分。链路伙伴(link partner)接收到该指示，就开始从节能操作模式到高性能操作模式的重配置。该节能模式包括低功率空闲(LPI，low power idle)模式或物理层子集模式(subset PHY mode)。重配置还包括分配存储器(memory)给和/或释放存储器自所接收的和/或将要发送的缓冲数据。

权利要求

1.一种构建网络(networking)的方法，其特征在于，包括：网络设备的一个或多个电路执行以下步骤：确定将网络设备从节能操作模式重配置为高性能操作模式；

在发送指示给链路伙伴(link partner)之前，重配置所述网络设备的第一部分；

发送所述指示；以及

在发送所述指示之后，重配置所述网络设备的剩余部分。

2.根据权利要求1所述的构建网络的方法，其特征在于，所述链路伙伴(link partner)接收到所述指示，就开始从节能操作模式到高性能操作模式的重配置。

3.根据权利要求1所述的构建网络的方法，其特征在于，所述指示包括一个或多个物理层信号。

4.根据权利要求1所述的构建网络的方法，其特征在于，所述指示包括一个或多个数据包(packets)。

5.根据权利要求1所述的构建网络的方法，其特征在于，所述方法进一步包括重配置所述网络设备的一个或多个发射器、接收器、近端串音消除器(NEXT，Near-End Crosstalk canceller)、远端串音(FEXT，Far End Cross-Talk)消除器和/或回音消除器。

6.根据权利要求1所述的构建网络的方法，其特征在于，所述节能模式包括低功率空闲(LPI，low power idle)模式。

7.根据权利要求1所述的构建网络的方法，其特征在于，所述节能模式包括物理层子集模式(subset PHY mode)。

8.一种构建网络(networking)的系统，其特征在于，包括：一个或多个用于网络设备的电路，所述一个或多个电路用于执行：确定将网络设备从节能操作模式重配置为高性能操作模式；

在发送指示给链路伙伴(link partner)之前，重配置所述网络设备的第一部分；

发送所述指示；以及

在发送所述指示之后，重配置所述网络设备的剩余部分。

9.根据权利要求8所述的构建网络的系统，其特征在于，第二网络设备接收到所述指示就开始从节能操作模式到高性能操作模式的重配置。

10.根据权利要求7所述的构建网络的系统，其特征在于，所述指示包括一个或多个物理层信号。

说明书

一种构建网络的方法和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及网络技术，更具体地说，涉及一种能量效率(energy efficiency)低延迟状态转换(low latency state transition)的方法和系统。

背景技术

[0002] 在多种应用中，通信网络特别是以太网逐渐成为交换各种类型和大小数据的广受欢迎的方式。就这一点而言，以太网越来越多的被用于承载语音/数据和多媒体流量(traffic)。因此，越来越多的设备都配置有以太网接口。宽带互联(connectivity)(包括互联网、光缆、电话和服务提供商所提供的VOIP(网络电话，Voice over Internet Protocol))导致了流量的增加，最近向以太网迁移。大多数对以太网互联的需求是由向电子生活方式(包括台式计算机(desktop computer)、膝上型计算机(laptop computer)、诸如智能电话(smart phone)和PDA(个人数字助理)的各种手持设备)的转移所驱动。随着支持以太网通信的便携式和/或手持设备数量的增加，电池寿命成为在以太网上通信的关注重点。因此，在电子网络上通信时降低功耗的方式是必需的。进一步地，在保持与已有架构兼容的同时改善能量效率以及最小化网络组件的重设计是期望的。

[0003] 比较本发明后续将要结合附图介绍的系统，现有技术的其它缺陷和弊端对于本领域的技术人员来说是显而易见的。

发明内容

[0004] 本发明提出一种能量效率(energy efficiency)低延迟状态转换(lowlatency state transition)的方法和系统。下面将结合至少一幅附图来充分展示和/或说明，并且将在权利要求中进行完整的阐述。

[0005] 根据本发明的一方面，本发明提出一种构建网络(networking)的方法，包括：

[0006] 网络设备的一个或多个电路执行以下步骤：

[0007] 确定将网络设备从节能操作模式重配置为高性能操作模式；

[0008] 在发送指示给链接伙伴(link partner)之前，重配置所述网络设备的第一部分；

[0009] 发送所述指示；以及

[0010] 在发送所述指示之后，重配置所述网络设备的剩余部分。

[0011] 作为优选，所述链接伙伴(link partner)接收到所述指示，就开始从节能操作模式到高性能操作模式的重配置。

[0012] 作为优选，所述指示包括一个或多个物理层信号。

[0013] 作为优选，所述指示包括一个或多个数据包(packets)。

[0014] 作为优选，所述方法进一步包括重配置所述网络设备的一个或多个发射器、接收器、近端串音消除器(NEXT，Near-End Crosstalk canceller)、远端串音(FEXT，Far End Cross-Talk)消除器和/或回音消除器。

[0015] 作为优选，所述节能模式包括低功率空闲(LPI，low power idle)模式。

[0016] 作为优选，所述节能模式包括物理层子集模式(subset PHY mode)。

[0017] 作为优选，所述方法进一步包括，在所述重配置过程中，分配存储器(memory)给和/或释放存储器自所接收的和/或将要发送的缓冲数据。

[0018] 作为优选，所述方法进一步包括，基于所述重配置所需要的时间来分配存储器(memory)给和/或释放存储器自所接收的和/或将要发送的缓冲数据。

[0019] 作为优选，所述方法进一步包括，基于重配置与所述网络设备通信连接的链接伙伴(link partner)所需要的时间来分配存储器(memory)给和/或释放存储器自所接收的和/或将要发送的缓冲数据。

[0020] 根据本发明的再一方面，本发明提出了一种构建网络(networking)的系统，包括：

[0021] 一个或多个用于网络设备的电路，所述一个或多个电路用于执行：

[0022] 确定将网络设备从节能操作模式重配置为高性能操作模式；

[0023] 在发送指示给链接伙伴(link partner)之前，重配置所述网络设备的第一部分；

[0024] 发送所述指示；以及

[0025] 在发送所述指示之后，重配置所述网络设备的剩余部分。

[0026] 作为优选，第二网络设备接收到所述指示就开始从节能操作模式到高性能操作模式的重配置。

[0027] 作为优选，所述指示包括一个或多个物理层信号。

[0028] 作为优选，所述指示包括一个或多个数据包(packets)。

[0029] 作为优选，所述一个或多个电路还用于重配置所述第一网络设备的一个或多个发射器、接收器、近端串音消除器(NEXT，Near-End Crosstalkcanceller)、远端串音(FEXT，Far End Cross-Talk)消除器和/或回音消除器。

[0030] 作为优选，所述节能模式包括低功率空闲(LPI，low power idle)模式。

[0031] 作为优选，所述节能模式包括物理层子集模式(subset PHY mode)。

[0032] 作为优选，所述一个或多个电路还用于，在所述重配置过程中，分配存储器(memory)给和/或释放存储器自所接收的和/或将要发送的缓冲数据。

[0033] 作为优选，所述一个或多个电路还用于，基于所述重配置所需要的时间来分配存储器(memory)给和/或释放存储器自所接收的和/或将要发送的缓冲数据。

[0034] 作为优选，所述一个或多个电路还用于，基于重配置与所述网络设备通信连接的链接伙伴(link partner)所需要的时间来分配存储器(memory)给和/或释放存储器自所接收的和/或将要发送的缓冲数据。

[0035] 下文将结合附图对具体实施例进行详细描述，使得本发明的各种优点、各个方面和创新特征显而易见。

附图说明

[0036] 图1是依据本发明一实施例的两个网络设备之间的示范性以太网连接的原理框图；

[0037] 图2是依据本发明一实施例的示范性双绞线(twisted pair)以太网物理层(PHY)设备架构原理框图，该架构包括具有多速率能力的物理模块；

[0038] 图3A是依据本发明一实施例的示范性物理层(PHY)设备框图，用于实施能量效率网络(energy efficient networking)控制策略；

[0039] 图3B是依据本发明一实施例的集成于芯片上的多个物理层(PHY)设备示意图，其中每一物理层设备用于实施EEN(能量效率网络)控制策略；

[0040] 图3C是依据本发明一实施例的由多个EEN控制策略管理的集成于芯片上的多个物理层(PHY)设备示意图；

[0041] 图4A是依据本发明一实施例的转换为高功率操作模式的两个链接伙伴(link partners)示意图；

[0042] 图4B是依据本发明一实施例的转换为高功率操作模式的两个链接伙伴(link partners)示意图；

[0043] 图5是依据本发明一实施例的在物理层设备中实施EEN控制策略的示范性方法流程图。

具体实施方式

[0044] 本发明的实施例阐述了能量效率(energy efficiency)低延迟状态转换(lowlatency state transition)的方法和系统。在本发明的多个实施例中，确定将网络设备从节能操作模式重配置为高性能操作模式。在发送指示给链接伙伴(link partner)之前，重配置所述网络设备的第一部分；以及在发送所述指示之后，重配置所述网络设备的剩余部分。链接伙伴(link partner)接收到该指示，就开始从节能操作模式到高性能操作模式的重配置。该指示包括一个或多个物理层信号和/或数据包(packets)。被重配置的网络设备的组件包括一个或多个发射器、接收器、近端串音消除器(NEXT，Near-End Crosstalkcanceller)、远端串音(FEXT，Far End Cross-Talk)消除器和/或回音消除器。该节能模式包括低功率空闲(LPI，low power idle)模式。该节能模式包括物理层子集模式(subset PHY mode)。重配置还包括分配存储器(memory)给和/或释放存储器自所接收的和/或将要发送的缓冲数据。基于重配置所需要的时间来分配存储器(memory)给和/或释放存储器。基于重配置与网络设备通信连接的链接伙伴(link partner)所需要的时间来分配存储器(memory)给和/或释放存储器自所接收的和/或将要发送的缓冲数据。

[0045] 图1是依据本发明一较佳实施例的在两个网络设备之间的示范性以太网(Ethernet)连接的结构示意图。如图1所示，展示了包括网络设备102和网络设备104的系统100。网络设备102和104是通过链路112通信的链路伙伴(link partners)，网络设备102和104各自包括主机106a和106b，网络子系统(networking subsystem)108a和108b，物理层设备110a和110b，接口114a和114b，接口116a和116b，接口118a和118b。
这里的接口114a和114b可全部地或单独地称作接口114，这里的接口116a和116b可全部地或单独地称作接口116。主机106a和106b可全部地或单独地称作主机106。这里的网络子系统108a和108b可全部地或单独地称作网络子系统108。物理层设备110a和110b可全部地或单独地称作物理层设备106。

[0046] 链路112不限于任何特定的媒介。示范性的链路112媒介可包括铜线，无线，光缆和/底板(backplane)技术。例如，铜线介质如STP，Cat3，Cat5，Cat5e，Cat6，Cat7，也可利用ISO术语变体。此外，可利用铜线介质技术如无限带宽(InfiniBand)，Ribbon，底板(backplane)。针对链路112的光缆介质，可使用单模式光纤和多模式光纤。针对无线，网络设备102和104可支持一个或多个802.11协议族。在本发明的示范性实施例中，链路112可包括高达4个或多个物理信道，每个物理信道，例如，可包括非屏蔽双绞线(UTP)。网络设备102和网络设备104可通过包括链路112的两个或多个物理信道进行通信。例如，使用双绞线标准10BASE-T和100BASE-TX的以太网可使用两对UTP，而使用双绞线标准
1000BASE-T和10GBASE-T的以太网可使用四对UTP。

[0047] 网络设备102和/或104可包括，例如，交换机，路由器，终点(end point)，路由器，计算机系统，音频/视频(A/V)设备，或是这些的结合。在这点上，A/V设备，例如，可包括麦克风，乐器，音板(sound board)，声卡(sound card)，视频摄像机，媒体播放器，显卡，或其它音频和/或视频设备。此外，网络设备102和104能够使用音频/视频桥接(Audio/Video Bridging)和/或音频/视频桥接扩展(这里全部称作音频视频桥接或AVB)来实现多媒体内容和相关的控制和/或辅助数据的交换。同时，网络设备也可用于执行安全协议如IPsec和/或MACSec。

[0048] 主机106a和106b分别可用于在网络设备102和104中处理OSI层3及其以上层的功能。主机106a和106b可用于执行系统控制和管理，并可包括硬件，软件或软硬件的结合。主机106a和106b各自通过接口116a和116b与网络自系统108a和108b进行通信。此外，主机106a和106b各自通过接口118a和118b与物理层设备110a和110b交换信号。
接口116a和116b相当于PCI或PCI-X接口。接口118a和118b可包括一个或多个离散信号和/或通信业务。然而，本发明并不限于此。

[0049] 网络子系统108a和108b可包括适当逻辑，电路和/或代码，分别可用于在网络设备102和104中处理OSI层2及其以上层的功能。在这点上，网络子系统108可包括媒介访问控制器(MAC)和/或其它网络子系统。每个网络子系统108可用于执行，交换，路由和/或网络接口卡(NIC)功能。每个网络子系统108a和108b可用于执行以太网协议，如那些基于IEEE 802.3标准的协议。然而，本发明并不限于此。网络子系统108a和108b分别通过接口114a和114b与物理层设备110a和110b进行通信。接口114a和114b相当于包括协议和/或链路管理控制信号的以太网接口。例如，接口114a和114b可为多速率接口和/或介质无关接口(MII)。

[0050] 每个物理层设备110可包括适当逻辑，电路，接口和/或代码，可支持网络设备102和网络设备104之间的通信。每个物理层设备110可当做物理层发送器和/或接收器，物理层收发器。物理层设备110a和110b可用于处理物理层请求，包括，但不限于，信息分包，数据传输和序列化/反序列化(SERDES)，在如果有上述要求的操作的情况下。由物理层设备110a和110b分别从网络子系统108a和108b接收的数据包，可包括数据和OSI上面6层每层的头信息。物理层设备110a和110b可配置为将来自于网络子系统108a和108b的包转换为通过物理链路112传输的物理层信号。在本发明的某些实施例中，物理层设备110可包括用于执行MACSec的适当逻辑，电路和/或代码。

[0051] 每个物理层设备110可支持，例如，使用铜线的以太网，使用光纤的以太网和/或底板以太网的操作。每个物理层设备110可支持多速率通信，如10Mbps，100Mbps，1000Mbps(或1Gbps)，2.5Gbps，4Gbps，10Gbps或40Gbps。在这点上，每个物理层设备110可支持基于标准的数据率限制和/或非标准的数据率限制。而且，每个物理层设备110可支持标准的以太网链路操作长度或范围和/或扩展的操作范围。通过使用链路发现信令(link discoverysignaling，LDS)操作，每个物理层设备110可支持网络设备102和网络设备104之间的通信，该LDS操作可在其它网络设备中支持激活操作的检测。在这点上，LDS操作可配置为支持标准以太网操作和/或扩展范围的以太网操作。每个物理层设备110也可支持自动协调(autonegotiation)，该自动协调用于识别和选择通信参数，如速度和双工模式。

[0052] 物理层设备110a和110b中的一个或两个可包括双绞线物理层，该双绞线物理层能够工作在一个或多个标准速率下，如10Mbps，100Mbps，1Gbps和10Gbps(10BASE-T，100GBASE-TX，1GBASE-T和/或10GBASE-T；可能的标准化的速率如40Gbps和100Gbps；和/或非标准化速率如2.5Gbps和5Gbps。

[0053] 物理层设备110a和110b中的一个或两个可包括底板(backplane)物理层，该底板物理层能够工作在一个或多个标准速率下如10Gbps(10GBASE-KX4和/或10GBASE-KR)；和/或非标准速率如2.5Gbps和5Gbps。

[0054] 物理层设备110a和110b中的一个或两个可包括光纤物理层，该光纤物理层能够工作在一个或多个标准速率下，如10Mbps，100Mbps，1Gbps和10Gbps；可能的标准化的速率如40Gbps和100Gbps；和/或非标准化速率如2.5Gbps和5Gbps。在这点上，光纤物理层设备可为无源光纤网络(PON)物理层设备。

[0055] 物理层设备110a和110b中的一个或两个可支持多线(multi-lane)拓扑结构如40Gbps CR4，ER4，KR4；100Gbps CR10，SR10和/或10Gbps LX4和CX4。同时，也可支持串行电的和铜线单个信道技术如KX，KR，SR，LR，LRM，SX，LX，CX，BX10，LX10。也可支持非标准速度和非标准技术，例如，单个信道，双信道或四信道。而且，网络设备102和/或104可支持不同速度下的TDM技术，如PON。

[0056] 物理层设备110a和110b中的一个或两个可支持在一个方向上的以较高速率的发送和/或接收，和在另一个方向上的以较低速率的发送和/或接收。例如，网络设备102可包括多媒体服务器，网络设备104可包括多媒体客户端。在这点上，例如，网络设备102以较高的速率发送多媒体数据给网络设备104，而网络设备104以较低的速率发送与多媒体内容相关的控制或辅助数据。

[0057] 在本发明的不同实施例中，每个物理层设备110a和110b可用于执行一个或多个能量效率技术，该能量效率技术可被当做关于在以太网特定案例中的能量效率网络(EEN)，能量效率以太网(EEE)。例如，物理层设备110a和110b可用于支持低功率空闲(low power idle，LPI)和/或半速率(sub-rating)，也是指物理层子集(subset PHY)技术。LPI通常是指技术族，物理层设备110a和110b可保持沉默和/或发送信号而非常规的IDLE符号，而不是在非激活期间发送常规IDLE符号。半速率，或者物理层子集通常是指技术族，其中，在实时或接近实时情况下对物理层进行配置，使物理层在不同的速率下进行通信。

[0058] 在操作上，物理层设备110a和110b可用于支持一个或多个EEN技术，该EEN技术包括，例如，LPI和物理层子集的半速率。相应地，在物理层设备110a和110b中用固件，硬件和/或软件来执行EEN控制策略。EEN控制策略可执行由协议定义的功能，该协议涉及，或代替由IEEE802.3az定义的协议。EEN策略可确定如何和/或何时配置和/或重新配置物理层设备110a和110b，来优化能量效率和性能之间的平衡。对于LPI，使用控制侧率来确定，例如，LPI使用什么变量，何时进入LPI模式和何时退出LPI模式。对于物理层子集，物理层设备110a和110b可用于确定，例如，如何达到期望的数据率和何时再数据率之间转变。尽管本发明所描述的方面涉及到LPI和物理层子集，但是本发明并不限制与此，基于控制策略，通过物理成可执行其它EEN技术。

[0059] EEN控制策略可执行在物理层，并可传输到OSI层2及其之上的层。在这点上，在本发明的某些实施例中，执行EEN/EEE协议如由802.3az定义的协议的控制策略，可被完全执行在物理层。在本发明的其它实施例中，控制策略部分地执行在物理层和部分地执行在OSI层2和更高的OSI层。执行这样的EEN控制策略的物理层设备可为传统的物理层设备的替代。由物理层设备执行的EEN控制策略，可与传统MAC和/或传统主机兼容。用这种方式，在物理层设备110执行EEN控制策略，可获得更高能量效率网络的利益，而避免了重新设计或者“重新修补”全部或部分网络子系统108和/或主机106的需要。此外，通过在物理层执行EEN/EEE控制策略，本来是被执行EEN/EEE策略所需要的主机106和/或网络系统108上的硬件和/或软件资源，现在可分配给其它功能。

[0060] 图2是依据本发明一较佳实施例的使用包括多速率的物理块的双绞线物理层设备结构的以太网的结构示意图。如图2所示，展示了网络设备200，网络设备200包括使用双绞线物理层设备201和接口114的以太网。物理层设备202可为一个集成的设备，该集成的设备可包括多速率物理层模块212，一个或多个发送器214，一个或多个接收器220，存储器216和一个或多个输入/输出接口222。

[0061] 202可为一个集成的设备，该集成的设备可包括多速率物理层模块212，一个或多个发送器214，一个或多个接收器220，存储器216，存储器接口218和一个或多个输入/输出接口222。物理层设备202相同于或大体上类似于图1所描述的物理层设备110a和110b。在这点上，物理层设备202可为层1(物理层)提供可操作性和/或功能性，该可操作性和/或功能性支持与远程物理层设备的通信。

[0062] 接口114相同于或大体上类似于图1所描述的接口114a和114b。接口114可包括，例如，用于发送数据给物理层202和从物理层202接收数据的介质无关接口如XGMII，GMII或RGMII。在这点上，接口114包括信号，该信号表明从网络子系统108到物理层110的数据即将在接口114出现，这里的这个信号是指发送使能(TX_EN)信号。类似地，接口114包括表明从物理层110到网络子系统108的数据即将在接口114出现的信号，这里的这个信号是指接收数据有效(RX_DV)信号。接口114可包括控制接口如管理数据输入/输出(MDIO)接口。

[0063] 在物理层设备202的多速率物理层模块212可包括适当逻辑，电路和/或代码，可支持物理层的可操作性和/或功能性。在这点上，多速率物理层模块能够产生合适的链路发现信令，该链路发现信令用于建立与远程网络设备的远程物理层设备之间的通信。多速率物理层模块212通过接口114，可与MAC控制器和/或其它OSI层2和更高层子系统通信。在本发明的一个方面中，接口114可为介质无关接口(MII)并可配置为利用多个串行数据线来从多速率物理层模块212接收数据和/或来发送数据给多速率物理层模块212。多速率物理层模块212可配置为操作在多个通信模式的一个或多个通信模式下，其中每个通信模式可执行不同的通信协议。这些通信模式包括，但不限于，使用双绞线标准10BASE-T，100BASE-TX，1000BASE-T，10GBASE-T的以太网，和在网络设备之间使用多物理信道的其它类似协议。多速率物理层模块212可配置为操作在初始化或在操作期间工作在特殊的操作模式下。在这点上，物理层设备202可操作在普通模式或操作在多个节能模式中的一个模式下。示范性的节能模式可包括LPI模式和一个或多个半速率模式，在这些节能模式下，物理层设备202以比支持的最大的或协调的初始的速率小的速率工作。

[0064] 在本发明的不同实施例中，多速率物理层模块212可包括适当逻辑，电路，接口和/或代码，用于执行能量效率以太网(energy efficient ethernet)(EEN/EEE)控制策略。相应地，多速率物理层模块212可用于在物理层设备202中监测一个或多个条件和/或信号，并基于检测控制操作模式。在这点上，多速率物理层模块212可产生一个或多个控制信号来配置和重新配置物理层设备202的不同组件。

[0065] 多速率物理层模块212可包括存储器216a和/或通过存储器接口218连接至存储器216b。存储器216a和216b，这里都称作存储器216，可包括适当逻辑，电路和/或代码，能够实现信息的存储和编程，该信息包括参数和/或代码，该参数和/或代码可完成多速率物理层模块212的操作。在这点上，存储器216可包括，例如，通过接口114的MDIO部分访问和/或控制的一个或多个寄存器。此外，在将数据转换为物理符号之前，存储器216可缓冲通过接口114接收的数据，并通过一个或多个接口222发送该数据。例如，当从节能模式到更高性能模式的物理层转换时-如退出LIP模式或从半速率到更高速率的转换，缓冲来自接口114的数据。就此而言，高性能操作模式为这样的模式：网络设备200在此模式下用于传送数据而不是例如IDLE(空闲)符号。或者为这样的模式：网络设备在此模式下以比最小数据率大一些的数据率来传送。同时，在数据打包或处理之前，存储器226缓冲通过一个或多个接口222接收的数据并通过接口114传递该数据。例如，当更高层功能和/或电路，如MAC或PCI总线，退出节能模式时，在存储器216缓冲通过链路112接收的数据。

[0066] 每一个发送器214a，214b，214c，214d，这里都被称作发送器214，可包括适当逻辑，电路，接口和/或代码，可支持通过如图1所示的链路112从网络设备200到远程网络设备的数据传输。接收器220a，220b，220c，220d可包括适当逻辑，电路和/或代码，能够从远程网络设备接收数据。在物理层设备202中的每个发送器214a，214b，214c，214d和接收器220a，220b，220c，220d相当于包括链路112的物理信道。用这种方式，发送器/接收器对可与每个物理信道224a，224b，224c，224d对接。用这种方式，发送器/接收器对可用于支持每个物理信道的不同通信速率，调制方案和信号层。用这种方式，发送器214和/或接收器229可支持不同的操作模式，该操作模式能够管理物理层设备202的功耗和链路112上的功耗。相应地，可对一个或多个发送器214和/或接收器220下电和/或基于物理层设备202的操作模式对一个或多个发送器214和/或接收器220进行配置。

[0067] 输入/输出接口222可包括适当逻辑，电路和/或代码，使得物理层设备202在物理信道如图1所示的双绞线链路112上传送信号信息。因此，输入/输出接口220，例如，可提供在差分和单端(differential and single-ended)的之间，平衡和非平衡之间，信令方法之间的转换。在这点上，该转换依赖被发送器214使用的信令方法，接收器220和物理信道的媒介类型。相应地，输入/输出接口222可包括一个或多个平衡转换器(baluns)和/或变压器，并支持在双绞线上的传输。此外，输入/输出接口222可在物理层设备202内部或外部。在这点上，如果物理层设备202包括集成电路，那么，例如，“内部”是指在芯片上和/或共享相同的基板(substrate)。类似地，如果物理层设备202包括一个或多个离散的组件，那么，例如，“内部”是指在相同的印刷电路板上或在通用物理包中。

[0068] 每一个混合部件226可包括适当逻辑，电路，接口和/或代码，能够从物理链路中分离发送的和接收的信号。例如，混合部件可包括回声消除器(echocancellers)，远端串话(far-end crosstalk，FEXT)消除器，和/或近端串话(near-end crosstalk，NEXT)消除器。在网络设备300中的每一个混合部件226可通信地连接至输入/输出接口222。多个混合部件226中的一个能够支持不同的操作模式，该操作模式能够管理物理层设备202的功耗和链路112上的功耗。相应地，可对混合部件226的部分断电和/或基于物理层设备202的操作模式对混合部件226的部分进行配置。

[0069] 在操作中，网络设备200通过链路112与远程伙伴通信。为了优化性能和能耗(energy consumption)的折中，PHY设备202可实施控制策略，用于确定合适进行各种操作模式间的转换。就此而言，可通过诸如抖动(jitter)、延迟、带宽和误码率等度量标准来对性能进行度量。

[0070] 在本发明一实施例中，控制策略确定何时以及如何优化半速率(sub-rating)来改善能量效率。因此，控制策略用于确定使用怎样的数据率、如何配置PHY设备202的各个组件实现选定的数据率、以及何时进行数据率的转换。就此而言，PHY设备202用于基于控制策略生成一个或多个控制信号，以配置或重配置发射器214、接收器220混合部件226、存储器216和/或多速率PHY模块212的一个或多个部分。PHY设备202还用于基于控制策略生成信号，该信号用于传送EEN/EEE状态和/或决定给链路伙伴。

[0071] 在本发明另一实施例中，控制策略可做出决定，诸如何时以及如何优化低功率空闲(LPI)来改善能量效率。因此，控制策略用于确定何时进入LPI模式、在LPI模式下如何配置PHY设备202的各个组件、何时退出LPI模式。PHY设备202还用于基于控制策略生成信号，该信号用于传送EEN状态和/或决定给链路伙伴。

[0072] 图3A是依据本发明一实施例的示范性物理层(PHY)设备框图，用于实施能量效率网络(energy efficient networking)控制策略。参考图3A，示出了MAC(Media Access Control，媒体访问控制)层之上的OSI(Open SystemInterconnection)层，标识为模块306、MAC客户端(client)304a、MAC 304b以及物理层设备302。物理层设备302包括模块308，用于实现物理编码子层(PCS，physical coding sublayer)、物理介质连接(PMA，physical mediaattachment)子层和/或物理介质相关(PMD，physical media dependent)子层以及EEN/EEE模块314。模块308包括一个或多个发射缓存310a、一个或多个接收缓存310b。

[0073] 模块308基本上类似于图1所示的主机106。MAC客户端(client)304a和MAC 304b组合可执行基本上类似于图1所示的网络子系统108的功能。MAC客户端(client)304a可实施例如复用(multiplexing)和流控制(flowcontrol)，使得多个网络层协议共存，以使用MAC 304b和物理层(PHY)302。MAC客户端304a为例如IEEE802.2所定义的逻辑链路控制子层(LLC)。MAC 304b执行数据封装(encapsulation)和/或媒体接入管理，其中媒体接入管理包括处理来自共享通用物理媒介的多个网络设备冲突的操作。一示范性的操作包括仲裁(arbitration)和协商(negotiation)。

[0074] 物理层设备302包括适当的逻辑、电路、接口和/或代码，用于实施物理层功能。就此而言，物理编码子层(PCS)、物理介质连接(PMA)子层和物理介质相关(PMD)子层可通过以模块308代表的硬件、固件和/或软件实现。模块308用于执行一个或多个物理编码和/或解码、PMA成帧、以及发射器和/或接收器操作。模块308包括一个或多个发射缓存
310a，用于存储通过接口114接收并传送至链路112的数据。模块308包括一个或多个接收缓冲310b，用于存储通过链路112接收并传送至MAC 304b的数据。

[0075] PHY设备302还包括EEN/EEE模块314，EEN/EEE模块314反过来包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于实施EEN控制策略。EEN/EEE控制策略用于平衡PHY302中和/或链路112上的性能和功耗的折中。在本发明多个实施例中，PHY设备302包括存储器316和/或一个或多个计数器318。另外，模块314用于生成与链路伙伴通信的EEN控制信息和/或处理接收自链路伙伴的EEN控制信息。

[0076] 存储器316包括一个或多个状态寄存器和/或实施EEN/EEE控制策略的配置寄存器。状态寄存器可通过例如MDIO总线读出一个或多个来自OSI高层306的信号和/或向MAC 304a写入数据。另外，存储器316被分配、释放和重分配以补充发射(Tx)缓存310a和/或接收(Rx)缓存310b。

[0077] 在操作中，EEN/EEE控制策略作出决定，诸如何时进入和/或退出低功率模式。可基于PHY 302中监控的一个或多个信号和/或条件来确定EEN/EEE控制策略决定和最终的动作，诸如重配置PHY302。控制策略所考虑的一些因素的例子随后阐述。许多例子都被简化，并且本发明的多个例子使用其中两个或多个的组合。然而，本发明并不限于所描述的实施例。

[0078] EEN/EEE协议和/或技术的实施可基于例如缓存在缓存310和/或存储器316中的一定数量的数据。例如，假设Tx(发射)缓存310a为空或在某个时间段为空，与数据传输相关的PHY 302的一部分被重新配置为低(更低)功率状态。类似地，假设Rx(接收)缓存310b为空或在某个时间段为空，与数据接收相关的PHY 302的一部分被重新配置为低功率状态。在本发明一些实施例中，PHY302的发射部分的配置可基于PHY 302的接收部分的配置来确定，反过来，PHY 302的接收部分的配置可基于PHY 302的发射部分的配置来确定。以此方式将发送部分的配置与接收部分的配置捆绑可基于以下假设：接收自链路伙伴的流量不与发送至链路伙伴的流量相关。该假设是有用的，例如，在只有有限的能力来预测链路上流量的诸如切换或路由的核心设备中。

[0079] EEN/EEE协议和/或技术的实施，诸如确定何时进行操作模式间的转换，可基于例如模块314中一个或多个计数器和/或寄存器。例如，假设接口114的TX_EN(发送使能)未被断言为静态或动态地确定时间周期，与数据传送相关的PHY302的一部分被配置为低功率状态。类似地，假设静态或动态地确定的时间周期内数据未通过链路112接收和/或链路空闲(IDLE)，与数据接收相关的PHY302的一部分被配置为低功率状态。另外，计数器的值被存储，且其历史数值被用来预测PHY302何时转换为低功率模式而不会对性能有重大的负面影响。

[0080] EEN协议和/或技术的实施，诸如确定何时进行操作模式间的转换，可基于例如发往MAC 304b的MDIO总线的管理信号。例如，MDIO配置阈值，诸如进入低功率模式后PHY302应该在低功率模式保持多久、在进入低功率模式之前缓存应该空多久、在从低功率模式唤醒之前缓存应该有多满。MDIO还用于配置与链路伙伴相关的参数。示范性的参数包括链路伙伴唤醒所需要的时间、链路伙伴的缓存中有多少可用的缓存。MDIO可由系统设计者或管理者实现控制策略的配置。

[0081] EEN/EEE协议和/或技术的实施，诸如确定何时进行操作模式间的转换，可基于例如来自模块306的信号，诸如PCI总线控制器和/或CPU所生成的信号。例如，指示PCI总线是否活跃的信号用于预测数据是否将要到达PHY302和/或确定OSI高层306是否准备好接收来自PHY302的数据。另一例子，在PHY中基于数据类型，来自CPU或模块306的其他数据处理组件的信号指示与PHY302通信的流量类型，控制策略确定PHY302合适的操作模式和/或合适的缓存分配或其他资源。就此而言，EEN/EEE协议和/或技术的实施，诸如确定何时进行操作模式间的转换，可基于例如通过链路112发送的或向上与MAC 304a通信的流量的延迟约束。当延迟不是问题，在唤醒PHY设备302、MAC304和/或高层功能以传送积累的突发流量之前，一连串突发流量(traffic bursts)可缓存一个允许的时间段。

[0082] EEN/EEE协议和/或技术的实施，诸如确定何时进行操作模式间的转换，可基于例如接收自与PHY通信连接的链路伙伴的信号。就此而言，进入或退出低功率模式需要链路伙伴的同意或至少关注链路伙伴在做什么。例如，在链路伙伴唤醒的时间比PHY302长的情况下，PHY302需要依此进行计划并分配足够的存储器给Tx缓存310a。相反地，在链路伙伴唤醒比PHY302快的情况下，PHY302需要依此进行计划并分配足够的存储器给Rx缓存310b和/或指示链路伙伴增加其Tx缓存以拖延传送。当链路伙伴可用的缓冲比PHY少时，类似的情况可能会发生。总之，在本发明一些实施例中，控制策略被用来动态分配和重分配比如存储器316补充Tx缓存310或Rx缓存310b。

[0083] EEN/EEE协议和/或技术的实施，诸如确定何时进行操作模式间的转换，可基于例如接收自与PHY通信连接的链路伙伴的数据包和/或流量的类型、格式和/或内容。就此而言，某些独特的数据包和/或数据包类型会触发PHY302转换为节能模式，某些独特的数据包和/或数据包类型会触发PHY302退出节能模式。还有，PHY302基于所接收的数据包和/或流量的类型、格式和/或内容来确定进入(ingress)和/或出去(egress)的数据要缓存多久。

[0084] 图3B是依据本发明一实施例的集成于芯片上的多个物理层(PHY)设备示意图，其中每一物理层设备用于实施EEN/EEE控制策略。参考图3B，示出了基板322，其上装配有多个PHY设备3021、...、302N，其中N为整数。PHY 3021、...、302N的每一个包括模块308，如同图3A中的描述。PHY3021、...、302N的每一个包括EEN模块314，如同图3A中的描述。

[0085] 在操作中，每一模块314x管理PHY302x的功耗和性能，独立于其他N-1个PHY，其中X为1到N的整数。例如，PHY 3021、...、302N中的一部分使用LPI技术而其他的使用半速率(sub-rating)。进一步地，PHY302x可在与其他N-1个PHY中的一个或多个不同的时间和/或基于与一个或多个其他N-1个PHY不同的因素进入或退出LPI模式。类似地，使用半速率(sub-rating)的PHY302x以一数据率进行操作，该数据率的确定与其他N-1个PHY中的一个或多个所使用的数据率无关。

[0086] 图3C是依据本发明一实施例的由多个EEN控制策略管理的集成于芯片上的多个物理层(PHY)设备示意图。参考图3C，示出了基板332，其上装配有多个PHY设备302和一个或多个PHY设备3361、...、336N，其中N为整数。PHY 302和3361、...、336N通过交叉连接单元334(cross connect)通信连接。PHY 302和3361、...、336N的每一个包括模块308，如同图3A中的描述。PHY 302还包括模块314，如同图3A中的描述。尽管基板332仅包括单个PHY302，本发明并不限于此。就此而言，基板332包括多个PHY302，其中每一个可用于管理PHY 3361、...、336N的子集的功耗。

[0087] 在操作中，模块314管理PHY 302和3361、...、336N的功耗和性能。就此而言，实施EEN控制策略的信号通过交叉连接单元334在PHY302和PHY3361、...、336N之间传送。使用多个PHY的通用控制策略能够实现例如负载平衡以得到更多的能量效率。在本发明的多个实施例中，每一PHY使用通用EEN技术，诸如LPI。在本发明的另一实施例中，模块3141生成一组与每一PHY 3361、...、336N通信连接的控制信号。就此而言，基于一组通用信号重配置每一PHY的方式是不同的。

[0088] 图4A是依据本发明一实施例的转换为高功率操作模式的两个链接伙伴(link partners)示意图。就此而言，图4A阐述了减少了总转换时间的EEN/EEE控制策略，通过使第一链路伙伴的一部分转换时间与第二链路伙伴的一部分转换时间重叠来实现。

[0089] 在T1时刻(time instant)，第一链路伙伴的控制策略触发了低(更低)功率操作模式到高(更高)功率操作模式的转换。例如，从高(更高)延迟和低(更低)能量模式(诸如LPI模式)到低(更低)延迟和高(更高)能量模式的转换。在本发明一实施例中，控制策略可存在于第一链路伙伴的PHY(PHY1)中，用于一旦检测到来自于MAC的TX_EN断言就触发转换，该MAC与PHY1通信连接。

[0090] 从T1时刻到T2时刻，PHY1开始转换退出LPI模式。就此而言，PHY1的各个部分开始上电并稳定。

[0091] 在T2时刻，PHY1被充分的上电和/或处于稳定状态，从而第一链路伙伴传送指示到物理链路上并最终到达第二链路伙伴的PHY(PHY2)。就此而言，该指示为一简单的物理层信号，从而PHY1的许多功能不需要上电和/或稳定来生成该信号。就是说，该指示为例如简单的脉冲、一串脉冲和/或DC电压。在此方式下，不需要复杂信号处理技术来发送、接收和/或理解该信号。假如是以太网，该指示为“唤醒(WAKE)”信号。

[0092] 从T2时刻到T4时刻，PHY1继续上电以及与操作模式的转换相关的重配置。在此间隔内，在T3时刻，指示到达PHY2。一旦在PHY2接收到该指示，PHY2的EEN/EEE控制策略触发PHY2转换到不同的操作模式。因此，从T3时刻到T4时刻，PHY2的上电和重配置与PHY1的上电和重配置并行发生。在本发明多个实施例中，PHY1和PHY2的上电和重配置包括LLDP帧和/或其他训练(training)信息。

[0093] 在T4时刻，PHY1完成转换并准备好开始在物理链路上发送数据包。然而，PHY2直到才完成转换。因此，第一链路伙伴需要等到T5时刻(忽略物理链路上的传播延迟)才开始发送数据包，使得这些数据包能被PHY2可靠的接收。假设T5时刻出现在T4之前，PHY1在T4时刻开始发送。在本发明一些实施例中，例如基于先前的交换信息和/或由网络管理者配置的信息，第一链路伙伴可知道PHY2转换所需时间。在本发明其他实施例中，第二链路伙伴传送用于指示其已准备好接收的指示，该指示与第一链路伙伴发送的指示格式相同。

[0094] 那么，假如T5时刻在T4时刻之后，第一链路伙伴需要缓存在T1时刻至T5时刻期间接收自MAC的数据。类似地，假如T5时刻在T4时刻之前，第一链路伙伴需要缓存在T1时刻至T4时刻期间接收的数据。在本发明多个实施例中，PHY1为支持EEN和/或EEE的PHY，诸如图3所示的PHY302，并缓存数据至PHY中。在此方式下，转换盒信号可由能量效率PHY实施，该PHY与察觉不到转换的传统(legacy)MAC连接。

[0095] 图4B是依据本发明一实施例的转换为高(更高)功率操作模式的两个链接伙伴示意图。图4B示出了未减少转换时间的两个链路伙伴的唤醒。就是说，图4B中，PHY1的一部分的上电转换时间与PHY2的一部分的上电转换时间不重叠，那么链路伙伴1需要缓存T1时刻至T7时刻的数据，相对于图4A中缓存T1时刻至T4时刻的数据。

[0096] 图5是依据本发明一实施例的在物理层设备中实施EEN/EEE控制策略的示范性方法流程图。参考图5，示范性步骤开始于步骤502，建立第一链路伙伴的PHY(PHY1)与第二链路伙伴的PHY(PHY2)之间的通信。步骤502之后，进入步骤504。

[0097] 在步骤504中，可基于第一链路伙伴的一个或多个条件，使用实施在第一链路伙伴的EEN/EEE控制策略来确定PHY1应该转换为不同的操作模式。就此而言，使用控制策略来确定是否将PHY1配置为不同的模式以及何时执行转换。步骤504之后，进入步骤506。

[0098] 在步骤506中，控制策略触发转换。就此而言，在第一链路伙伴生成一个或多个控制信号以配置PHY1的一个或多个组件，从而实施不同的操作模式。在步骤506之后，进入步骤508。

[0099] 在步骤508中，发生转换的第一部分。就此而言，PHY1的一部分被上电和/或重配置以实施不同的操作模式。例如，发射器214和/huo接收器222被上电。在本发明的各个实施例中，在步骤510期间，PHY1被上电至一最小级别的操作，实现EEN/EEE对等(even)指示的传送。在步骤508之后，进入步骤510。

[0100] 在步骤510中，PHY1发送指示给PHY2，该指示可为用于以太网实施的WAKE信号，用于指示其期望和/或决定转换为不同的操作状态。就此而言，该指示导致PHY2上的EEN和/或EEE控制策略触发新操作模式的转换和/或重分配诸如缓存的资源。步骤510之后，进入步骤512.

[0101] 在步骤512中，PHY512完成向不同操作模式的转换。就是说，需要重配置以完成转换的PHY1的剩余部分被重配置。例如，FEXT、NEXT和回波消除器被上电。在本发明一些实施例中，转换包括一个或多个组件的训练，诸如NEXT、FEXT和回波消除器。就此而言，在步骤512期间，PHY1上电至一功能级别，功能级别需要以选定的数据率可靠的发送和接收数据包。步骤512之后，PHY1以不同的操作模式进行操作，直到控制策略确定再次转换。

[0102] 本发明提供了能量效率网络设备和协议的物理层控制方法和系统的各个方面。

[0103] 本发明的另一实施例提供一种机器和/或计算机可读存储器和/或介质，其上存储的机器代码和/或计算机程序具有至少一个可由机器和/或计算机执行的代码段，使得机器和/或计算机能够实现本文所描述的能量效率低延迟状态转换的方法步骤。

[0104] 本发明提供了能量效率低延迟状态转换的方法和系统的各个方面。在本发明的多个实施例中，确定将网络设备102从节能操作模式重配置为高性能操作模式。在发送重配置指示给链路伙伴(link partner)之前，重配置网络设备102的第一部分；以及在发送所述指示之后，重配置网络设备102的剩余部分。链路伙伴(link partner)接收到该指示，就开始从节能操作模式到高性能操作模式的重配置。该指示包括一个或多个物理层信号和/或数据包(packets)。被重配置的网络设备的组件包括网络设备102的一个或多个发射器214、接收器220、NEXT消除器、FEXT消除器和/或回音消除器。节能模式包括低功率空闲(LPI，low power idle)模式。节能模式包括物理层子集模式(subset PHY mode)。重配置包括分配存储器(memory)给和/或释放存储器自所接收的和/或将要发送的缓冲数据。基于重配置所需要的时间来分配和/或释放存储器。基于重配置与网络设备通信连接的链接伙伴(link partner)104所需要的时间来分配和/或释放存储器。

[0105] 总之，本发明可用硬件、软件、固件或其中的组合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集成的方式实现，或将不同的组件置于多个相互相连的计算机系统中以分立的方式实现。任何计算机系统或其他适于执行本发明所描述方法的装置都是适用的。典型的硬件、软件和固件的组合为带有计算机程序的专用计算机系统，当该程序被装载和执行，就会控制计算机系统使其执行本发明所描述的方法。

[0106] 本发明还可以通过计算机程序产品进行实施，所述程序包含能够实现本发明方法的全部特征，当其安装到计算机系统中时，通过运行，可以实现本发明的方法。本申请文件中的计算机程序所指的是：可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后，a)转换成其它语言、代码或符号；b)以不同的格式再现，实现特定功能。

[0107] 本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。