网络媒介连结的自动组态装置及方法 【技术领域】
本发明涉及一种网络媒介连结的自动组态装置及方法，特别是一种藉由增设一计数器记录既有媒介组态装置的运作失败次数，而动态改变暂停运作时间以达至正确组态的装置及方法。
背景技术
以太网络(Ethernet)为现今最广为使用的局域网络架构。在以太网络技术中，常用的有10Base-T与100Base-TX，其利用双绞线(twisted pair cable)作为两个节点装置间传收数据的媒介(media)。在一使用双绞线的网络联机中，是藉由一或多对导线来传送数据，并用另外的一或多对导线依相反方向来接收数据。在一节点装置中，则经由内合多个接脚(pin)的连接器(connector)来连接至导线，此种接脚与导线间的媒介连结即称为媒介依赖接口(media dependent interface，MDI)。两节点间若要建立连结，一节点的用于接收(传送)的接脚就必须连接至另一节点用于传送(接收)的接脚。基于这样的要求，不同性质的节点，就会有不同的媒介连结组态。如作为终端节点的网络适配卡(network interface card，NIC)，就与作为中间节点的中继器(repeater)或网络交换器(network switch)有着不同地组态。
请参阅图1，其是RJ-45连接器所采用的媒介依赖接口(MDI)的示意图。如图1所示，在100Base-TX的以太网络中，所用的是RJ-45连接器。NIC的MDI是分派脚位1与2作为传送对(transmit pair)，脚位3与6作为接收对(receive pair)，而为了满足前述的要求，与NIC相连的中继器、集线器(hub)或交换器，其组态则与NIC相反，即脚位3与6作为传送对，而脚位1与2作为接收对。一般将图1NIC所用的组态称为MDI，而图1集线器所用的组态则称为MDIX(media dependentinterfacecrossover)。
不过，在局域网络内，NIC有可能直接连至另一NIC，集线器亦有可能连接至另一集线器，如此若不调整媒介连结的组态，就无法建立联机。于是，便有了自动选择MDI组态的功能出现，其可视对方节点的媒介组态而自动作调整，直到双方的组态相吻合为止，亦即一节点的接收(传送)信道恰为另一节点的传送(接收)信道。目前已有越来越多的局域网络设备提供此种自动选择MDI组态的能力。
然而，当自动选择MDI组态的模块与自动协调(auto-negotiation)的模块一起运作时，会在特定状况下产生无法建立联机的问题。此处自动协调是指IEEE802.3u中新增的功能，可让以太网络集线器(或交换器)与连接装置间取得各自所支持的运作模式，如速率(10Mbps或100Mbps)及多任务状态(全双工或半双工)等，藉以协调出一个彼此都能支持的最佳运作模式。若一个设备同时激活了自动选择MDI组态及自动协调的模块，而与其相连的设备虽激活了自动选择MDI组态的模块，但传输速率强制在100Mbps，如此会产生特殊的现象。当两者的MDI组态选择正确，也就是一个设备的传送信道正是另一者的接收信道时，自动协调模块会开始进行平行检测(parallel-detection)的动作，同时也会停止送出连续的IDLE码(IDLE code)，如此会让强制在100Mbps的设备因检测不出讯号而激活MDI自动转换的机制，使得MDI组态错误，造成自动协调失败且无法建立联机。
【发明内容】
本发明的主要目的是提供一种网络媒介连结的自动组态装置，是用以对一局域网络内的一第一节点装置的媒介连接组件(media connectors)进行自动组态，该局域网络内的各节点装置间是藉由至少一第一对及一第二对导线相连结，且该第一对及第二对导线依彼此相反的方向传输数据，该第一节点装置则至少具有一第一对及一第二对连接组件，用于传收数据。该自动组态装置包含：一媒介组态模块，用以选择性地切换该第一对及第二对连接组件与该第一对及第二对导线的连接状态，并于检测出有接收到IDLE(空闲)码时，停止运作一暂停时间；一计数器，耦接至该媒介组态模块，具一预设的初始值，在该媒介组态模块于该暂停时间结束后，没有接收到一连结讯号时，加上一第一值；以及一定时器，耦接至媒介组态模块与计数器，依据计数器的值设定该暂停时间，以控制媒介组态模块停止运作的时间。
本发明的次一目的是提供一种网络媒介连结的自动组态装置，用以对一局域网络内的一第一节点装置的媒介连接组件进行自动组态，该局域网络内的各节点装置间藉由至少一第一对及一第二对导线相连结，且该第一对及第二对导线依彼此相反的方向传输数据，该第一节点装置则至少具有一第一对及一第二对连接组件，用于传收数据，并选择性地连接至该第一对及第二对导线，该自动组态装置包含：一媒介切换装置(meia switch)，响应一控制讯号与一禁止讯号以选择性地切换位置，当切换至一第一位置时，将该第一对与第二对连接组件分别连接至该第一对与第二对导线，而当切换至一第二位置时，将该第一对与第二对连接组件分别连接至该第二对与第一对导线；一控制讯号产生装置，产生该控制讯号，用以控制该媒介切换装置于该第一与第二位置间作切换，该控制讯号的值于每一预设的单位时间内为一第一值与一第二值其中之一，且是以一预定方式改变；以及一处理逻辑，检测该第一对与第二对连接组件所接收的连结讯号，并响应所检测到的连结讯号，将该禁止讯号设定为真，送至该媒介切换装置，该媒介切换装置于该禁止讯号为真期间停止进行切换。
本发明的另一目的是提供一种网络媒介连结的自动组态装置，是用以对一局域网络内的一第一节点装置的媒介连接组件进行自动组态，该局域网络内的各节点装置间藉由至少一第一对及一第二对导线相连结，且该第一对及第二对导线依彼此相反的方向传输数据，该第一节点装置则至少具有一第一对及一第二对连接组件，用于传收数据，并选择性地连接至该第一对及第二对导线，该自动组态装置包含：一媒介切换装置，响应一控制讯号与一禁止讯号以选择性地切换位置，当切换至一第一位置时，将该第一对与第二对连接组件分别连接至该第一对与第二对导线，当切换至一第二位置时，将该第一对与第二对连接组件分别连接至该第二对与第一对导线，而当切换至一第三位置时，则该第一对与第二对连接组件皆不连接至该第一对与第二对导线；一控制讯号产生装置，产生该控制讯号，用以控制该媒介切换装置于该第一、第二及第三位置间作切换，该控制讯号包含两个位值，且该两个位值是以一预定方式每隔一预设的单位时间改变一次；以及一处理逻辑，检测该第一对与第二对连接组件所接收的连结讯号，并响应所检测到的连结讯号，将该禁止讯号设定为真，送至该媒介切换装置，该媒介切换装置于该禁止讯号为真期间停止进行切换。
本发明的再一目的是提供一种网络媒介连结的自动组态方法，是藉由一媒介组态模块对一局域网络内的一节点装置的媒介连接组件进行自动组态，其中该节点装置的媒介连接组件具复数种组态，由该媒介组态模块选择性地进行切换，该方法是于媒介组态模块开始运作后，执行以下步骤：(a)媒介组态模块检查是否收到IDLE码，若是则继续以下步骤；(b)依一计数器的值决定一暂停时间；(c)媒介组态模块于该暂停时间内暂停运作；(d)媒介组态模块检查是否收到连结讯号，若否则继续以下步骤；以及(e)将该计数器的值加上一第一值。
下面结合附图以具体实施例对本发明进行详细说明，以便于进一步了解本发明的上述目的、内容和优点。
【附图说明】
图1是RJ-45连接器所采用的媒介依赖接口(MDI)的示意图；
图2是本发明的网络媒介连结的自动组态装置的方块图；
图3是现有技术的一媒介组态模块的方块图；
图4是本发明的媒介组态模块的第一实施例的方块图；
图5是本发明的网络媒介连结的自动组态方法的动作流程图。
附图标号说明：2-网络媒介连结的自动组态装置；21-媒介组态模块；22-计数器；23-定时器；24-RJ-45连接器；211-媒介切换装置；2111-接点；2112-传送对；2113-接收对；212a-控制讯号产生装置；212b-控制讯号产生装置；2121-线性回授移位缓存器；2122-加法器；213-处理逻辑；50～58-网络媒介连结的自动组态方法的动作流程。
【具体实施方式】
下面详述本发明的网络媒介连结的自动组态装置，接着针对该自动组态装置内的媒介组态模块，以两个较佳实施例叙述其实作方式，以深化本发明的技术内涵，增添实施价值。最后再详细说明如何以该自动组态装置实施本发明的网络媒介连结的自动组态方法。
此处需先强调，以下的说明虽然以以太网络的MDI/MDIX为例，但本发明的概念与技术内涵当不限于此。只要一局域网络内，各节点装置间是藉由至少两对导线相连结，且该两对导线依彼此相反的方向传输数据，而节点装置本身则至少具有两对用于传收数据的媒介连接组件，可选择性地连接至该两对导线，如此则皆可应用本发明的装置及方法。
请参阅图2，其是本发明的网络媒介连结的自动组态装置2的方块图。该自动组态装置2可用以对一以太网络内的节点装置的媒介连接组件进行自动组态，该自动组态装置2包含：一媒介组态模块21，用以选择性地切换节点装置的MDI/MDIX组态，并于检测出有接收到IDLE(空闲)码时，停止运作一暂停时间；一计数器22，耦接至媒介组态模块21，具一预设的初始值，并在媒介组态模块21于该暂停时间结束后，没有接收到连结讯号时，加上一第一值；以及一定时器23，耦接至媒介组态模块21与计数器22，依据计数器22的值设定该暂停时间，以控制媒介组态模块21停止运作的时间。
如发明背景所述，当一个设备同时激活了媒介组态模块21与自动协调模块，而与其相接的设备激活了媒介组态模块21但传输速率强制为100Mbps时，若两者的MDI选择正确，则固定在100Mbps的设备会因检测不到IDLE码而激活MDI自动转换的机制，造成联机失败。所以本发明的主要概念，即是让媒介组态模块21于检测出收到IDLE码时，停止运作一段可动态调整的时间(即暂停时间)，以便让随后的平行检测能正确运作。
至于如何动态调整暂停时间，则是利用计数器22与定时器23。计数器22记录有多少次的「进入平行检测后，却无法完成整个检测程序」，以此数值来调整定时器23，决定要等待多久。为简便起见，可将计数器的初始值设为零，且令第一值为一。至于如何得知无法完成检测程序，则是利用平行检测若未顺利完成，会使得接收信道无法收到连结讯号。所以，媒介组态模块21于暂停时间结束而恢复运作后，若仍未收到连结讯号，即代表整个检测程序未完成，必须将计数器22递增一，以延长暂停时间。本发明所称的连结讯号是表示一连结(link)已建立，其包含多种可能的讯号，视所使用的以太网络技术而有不同。随着特殊状况发生的次数增加，暂停的时间就会越长，也因此让平行检测有越多的时间可以完成其运作。
媒介组态模块21的功能，即是自动在MDI/MDIX组态间作切换，至于如何切换，依据什么顺序切换，并不影响自动组态装置2发挥其功能。不过，本发明于此提出媒介组态模块21的两个较佳实施例，以进一步提升本发明的价值。在提出这两个实施例前，先看一个现有技术的作法(美国专利US6,175,865)：请参阅图3，其是现有技术的一媒介组态模块21的方块图。如图3所示，媒介组态模块21包含：一媒介切换装置211；一控制讯号产生装置212；以及一处理逻辑213，耦接至媒介切换装置211及控制讯号产生装置212。
媒介切换装置211内具有四个可切换上下位置的接点(contact)2111，如图所示。当切换到上方时，传送对2112即连接到RJ-45连接器24的脚位1与2，接收对2113即连接到RJ-45连接器24的脚位3与6，此即MDI的组态；切换到下方时，传送对2112则连接到RJ-45连接器24的脚位3与6，接收对2113连接到RJ-45连接器24的脚位1与2，即改变为MDIX组态。媒介切换装置211是响应控制讯号产生装置212所产生的一控制讯号，以及处理逻辑213所产生的一禁止讯号，而选择性地切换上下位置。
处理逻辑213检测接收对2113中的连结讯号，当检测到时即将该禁止讯号设定为真，送至媒介切换装置211，媒介切换装置211于该禁止讯号为真期间停止进行切换。由于接收到连结讯号，表示MDI运作模式选择正确，故必须禁止媒介切换装置211进行切换，以维持联机正常。
至于控制讯号产生装置212，则以一伪随机(pseudo-random)的方式，来产生该控制讯号。其目的在于，让任意两个具自动选择MDI组态功能的网络设备，能以不同顺序切换MDI/MDIX组态，避免两者因切换顺序相同而导致无法达至正确选择状态。其作法则是，利用控制讯号产生装置212内具11个位的线性回授移位缓存器(linear feedback shift register)2121及加法器2122，以图3所示方式连接，每经过一预设的单位时间(另由一图上未显示的时脉产生装置来控制)，即将缓存器2121的最高位同时送入加法器2122及处理逻辑213。加法器2122即将缓存器2121的最高位与位8相加，再回授至位0。处理逻辑213则根据缓存器2121的最高位的值来控制媒介切换装置211中接点2111的位置，可设定最高位值为逻辑1时切换至上方，逻辑0时则切至下方。
此种伪随机的机制企图避免任意两设备切换顺序完全相同，但就伪随机的特征，若两设备开始作MDI选择时，其选择模式就已相同，则用任何的伪随机产生装置，都可能会在有限时间内无法达到正确的选择。因此，本发明的媒介组态模块21的第一实施例，即舍弃对于伪随机线路的需求，而利用一起始值，以循环使用的方式来决定切换顺序，如此可以节省产生伪随机数值的线路，并且具有相近的安全性。
媒介组态模块21的第一实施例
请参阅图4，其是本发明的媒介组态模块21的第一实施例的方块图。与图3相较，很容易就可发现，图4只是将图3的伪随机线路舍掉，亦即不用加法器2122，直接将缓存器2121的最高位回授至最低位，同时亦将该最高位送入处理逻辑213。实作上，于网络设备内增设一计数器，该计数器的值是依据重开机(power-onreset)的RC时间常数(RC time constant)。我们可设定该网络设备于准备开始运作时，即将该计数器的值写入缓存器2121，作为其初始值的一部份。由于组件的物理特性，会使得各设备所具的RC时间常数皆有些许差异，此差异便足以使该计数器的值因各设备而异，亦即该计数器的值具有随机的特性。所以，任两连接的网络设备于开机运作后，其缓存器2121的初始值皆不相同，如此可大幅降低两设备以相同顺序切换的机率。接着，即利用缓存器2121的初始值，依位高低顺序，每隔一单位时间变化一次。其余作法则同图3的情形。
媒介组态模块21的第二实施例
与第一实施例不同，第二实施例则在现有的传收两种选择的外，加上第三种，使媒介组态更多样化。此第三种选择即是传收两条信道同时都是停止运作的状态，如此可让残留在线上的讯号清除，避免讯号在交换时的重叠现象。
实作上，第三种选择即是让媒介切换装置211内的接点2111不接触RJ-45连接器24的任何脚位。由于有三种组态，所以将控制讯号设定为包含两个位值，至于组态与位值间如何对应，并无特殊限制。例如，可将「01」对应至MDI组态、「10」对应至MDIX组态、「00」对应至第三种组态，而「11」则对应为维持原有组态，不进行切换。
关于控制讯号产生装置212如何产生该控制讯号，可采用前述美国专利US6,175,865所用的伪随机方式，或第一实施例循环使用缓存器起始值的方式，所以亦无限制。至于处理逻辑213则需将第三种组态纳入处理范围，并配合控制讯号产生方式作相应的修改设计，惟动作方式则无太大差别。
接着详述如何利用图2的装置2来实施网络媒介连结的自动组态方法。请参阅图5，其是本发明的网络媒介连结的自动组态方法的动作流程图。如图5所示，该方法包含以下步骤：
50：媒介组态模块21开始运作；
51：媒介组态模块21响应一控制讯号与一禁止讯号，选择性地执行组态切换；
52：媒介组态模块21检查是否收到IDLE码，若是则继续以下步骤，若否则跳回步骤51；
53：依计数器22的值决定一暂停时间；
54：媒介组态模块21于该暂停时间内停止运作；
55：媒介组态模块21于该暂停时间结束后恢复运作；
56：媒介组态模块21检查是否收到连结讯号，若否则继续以下步骤，若是则跳至步骤58；
57：媒介组态模块21执行组态切换，并将计数器22的值加上一第一值，再跳回步骤51继续执行；以及
58：网络联机正常运作。
此处所切换的媒介组态，可以如一般仅包含MIDI与MDIX两种，亦可如前述第二实施例包含第三种组态，所以并无特殊限制。至于步骤51中控制讯号及禁止讯号的产生与动作方式，则可以前述任一种作法来实施，亦无限制。
步骤50中，于媒介组态模块21开始运作时，计数器22即具一初始值。为简化起见，可将该初始值设为零，并将步骤57的该第一值定为一。
附带说明的是，于步骤58确认网络联机正常后，由于媒介组态模块21会持续检测到有接收连结讯号，所以会持续将禁止讯号设为真，以避免进行组态切换。的后若有特定因素(如拔掉网络线)造成联机中断，则媒介组态模块21会因未接收到连结讯号，将禁止讯号设为假，而恢复组态切换的动作。此处亦可于自动组态装置2内增设一定时器，用以产生一重设讯号，使媒介组态模块21于联机中断一特定时间后整个重新开始运作，不过因与本发明无直接关联，不予赘述。
以上所述是利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。本领域的普通技术人员将会明白，适当而作些微的改变及调整，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围。