CN1178620A - 用于令牌环网络的多端口局域网切换器 - Google Patents

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Abstract

提供了一个多端口局域网切换器(40、46、47),它使所连入的网络设备(12)既能直接通信又能通过所附加的集线器(24、36、37、42、43)插入一个令牌环。该多端口局域网切换器的每个端口有第一变压器、第二变压器及切换系统。第一变压器有第一绕组连于端口的第一接头。第二变压器有第一绕组连于端口的第二接头。切换系统根据传送给该端口的方式信号切换成端口方式或适配器方式。在适配器方式,切换系统把第一变压器的第二绕组连到该端口中的发送机电路,并把第二变压器的第二绕组连于该端口中的接收机电路。在端口方式,切换系统把第一变压器的第二绕组连于该端口中的接收机电路,并把第二变压器的第二绕组连于该端口中的发送机电路。多端口局域网切换器的每个端口还包括一个直流(DC)电压源,它能通过第一开关可切换地连接于端口的第一接头。每个端口还包括一个第二开关,它在第一位置把端口的第二接头连于直流(DC)返回路径,在其第二位置把第二接头连于第一接头。

Description

用于令牌环网络的多端口局域网切换器
一般地说，本发明是关于改进的数据通信网络系统，具体地说是关于一种改进的局域网(LAN)切换器。更具体地说，本发明是关于一种多端口LAN切换器，用于提供网络适配器和网络集线器之间、网络适配器和另一个网络适配器之间、或者网络集线器和另一个网络集线器之间的通信链接。
在数字数据传输系统中，二进制码形式的组合时钟和数据信号通过诸如电话线或光纤电缆从传输线发送机传送到传输线接收机。在数据通信系统中的发送机和接收机每个可以是单个计算机或每个可以由一个计算机局域网(LAN)组成。一个单个计算机或一个局域网中的站点既可以向局域网中的其他站点发送信息也可以从其他站点接收信息。当希望一个站点与局域网中另一站点通信时便把该站点加入到局域网中，当完成通信时该站点便从局域网中退出。
一种通常的局域网拓扑结构是“令牌环”网络。令牌环用于把附在网络上的设备彼此互连起来。令牌环网络利用“令牌传递程序”使在环状线路中的各站点之间进行单向数据传送。这种环状拓扑结构允许令牌从环中的一个与具体的加入设备(如个人计算机)相关联的节点传送到环中的另一个节点。一个准备好发送数据的节点能抓住令牌并在其后插入数据以供传输。如果由一节点或站点接收的信息是以沿网络的更远处站点为目的地，则这个接收站点必须把信息沿局域网传送给下一个相邻站点，如此下去，直至信息达到它的最终目的地。一个设备或计算机站，如果要想得到对令牌环网一个节点的访问能力，它就得有一个在物理上与令牌环网连接的适配器。为了能访问令牌环网，这个访问设备必须完成一套遵循标准协议的程序。
一类令牌环产品有二种数据传送速度，即4Mbps和16Mbps。这两种传送速度都是常用的，而且往往是在一个网络中可能使用4Mbps数据传送速度，在另一个网络中可能使用16Mbps数据传送速度，而一个用户可能希望访问这两个网络。
许多局域网利用集线器，也称作多站点访问单元，把单个网络节点处的许多站点连在一起。这些多站点访问单元通过一个4线电缆(称作瓣线(Lobe))与每个站点单独连接。从集线器向单个站点延伸的多个瓣线构成星形结构。在物理上，每个站点是通过它的瓣线单独加到集线器上，在那里它可以访问这个网络节点。连到一个具体集线器上的所有站点以同一网络速度(例如4Mbps)运行。当这个集线器连于一个令牌环网络时，网络的逻辑配置把与集线器连接的每个站点置于环内的分立节点。一个集线器可以单独与令牌环中所附设备相连，或者它可与其他集线器相连，从而构成由附在所有集线器上的设备组成的更大的令牌环。一个智能型集线器包括由处理器控制的切换电路以控制对网络的访问。
一个集线器通常被称作“多站点访问单元”或MAU。在IEEE802.5规程中提供这种系统时，它被称作“主干耦合单元(Trunk CouplingUnit)”。由二个双绞线对组成的单个瓣线把一个网络适配器或其他通信设备连到集线器的一个端口。单个瓣线与其它相同的瓣线组合起来形成一个完整的集线器。尽管一个集线器中的瓣线个数可以改变，但最普通的配置利用8个瓣线，而这主要是由于令牌环连接器的物理尺寸适于装在标准的设备支架中。
附连于网络上的每个计算机通过一电缆与集线器的单个瓣线端口相连，计算机使用幻象驱动(phantom drive)通过电缆实施插入/旁路机制的控制。这一直流(DC)电压对于传送由计算机发送的数据而言是透明的，因此取名“幻象”。被加上的电压用在集线器的瓣线端口内，以影响环中计算机的串行插入。停止幻象驱动便引起“去掉插入”动作，这将使计算机旁路，使该计算机置于循环状态。
附连于网络的计算机含有一个网络适配器卡，卡上有必要的电子电路和硬件用于通过瓣线与MAU相连和用于插入令牌环网络并在其中通信。在现有的令牌环适配器中，传统约定要求在介质接口电缆中的桔黄/黑线对上传送数据，在红/绿线对上接收数据。令牌环适配器直接与MAU(如IBM8228)相连，从而使MAU在桔黄/黑线对上接收数据，在红/绿线对上发送数据。幻象驱动器电流由令牌环适配器维持在桔黄/黑线对上，以允许插入到令牌环中。幻象驱动器电流提供双重功能：检查MAU中的错误连线和在MAU中进行中继以把计算机串联到令牌环中。这样，按照传统约定，适配器为幻象驱动的源头，而MAU为幻象驱动的接收处。
尽管上面描述的令牌环网络允许每个网络适配器与每个其他网络适配器通信，但这种通信必须通过集线器在令牌环网上进行。结果，在局域网内位置彼此相邻的二个计算机必须使用网络的有限带宽进行通信，而这个有限带宽是与附在网上的每个适配器共享的。有二个问题阻碍了二个网络适配器的直线连接。第一，满足IEEE802.5中提出的标准的二个网络适配器直接连接要使它们的发送双绞线对(桔黄/黑双绞线对)直接连接，它们的接收线(红/绿双绞线对)直接连接，阻止了二个网络适配器之间的任何通信。第二，当前能得到的网络适配置不能作为幻象驱动的收容端；它们只能作幻象驱动的源头。由于没有能力作幻象驱动的收容端，试图通信的适配器就要作为幻象驱动的源头指向接收适配器，而接收适配器却不能作为幻象驱动的收容端。这样，作为源头的适配器就会检测出一个“接线错”状态。一旦检测出接线错状态，适配器就自动停止传送数据。
所以本发明的一个目的是提供一种设备，它“跨越(cross-over)”附于设备上的各网络适配器的发送线和接收线，从而允许适配器间的直线通信。本发明的又一目的是提供一种幻象驱动收容能力，从而当二个网络设备直接通信时防止检测出错误的“接线错”状态。本发明的又一个目的是提供二个网络设备间的直接通信链接，从而提供完全的网络带宽(例如16Mbps)，而不是由通过令牌环网的连接提供共享带宽。
根据本发明，提供了一个多端口局域网切换器，它使附于网络的适配器既能直接通信又能通过所连的集线器插入令牌环网络。每个多端口局域网切换器的端口都具有第一变压器、第二变压器及切换系统。第一变压器有初级绕组连于端口的第一接头。第二变压器有初级绕组连于该端口的第二接头。切换系统根据方式信号切换到端口方式或适配器方式。在适配器方式，切换系统把第一变压器的第二绕组连于端口中的发送机电路，并把第二变压器的第二绕组连于端口中的接收机电路。在端口方式，切换系统把第一变压器的第二绕组连于端口中的接收机电路，而把第二变压器的第二绕组连于端口中的发送机电路。
根据本发明的第一特点，多端口局域网切换器的每个端口还包括一个直流(DC)电压源，它可通过切换经第一开关连于端口的第一接头。每个端口还包括第二开关，它在第一位置把端口第二接头连于直流(DC)返回路径，它在第二位置把端口第二接头连于第一接头。
在下面的详细书面描述中将清楚地看出本发明的上述及其他目的、特点和优点。
在所附权利要求书中提出了本发明的相信为新特点的特点。然而，当结合附图阅读下文中对一示例性实施例的详细描述时，将会最好地理解本发明本身以及最佳使用方式、其他目的和优点。这些图件是：
图1给出根据本发明的一个最佳实施例的数据通信和网络系统。
图2是根据本发明的最佳实施例绘出的本发明多端口局域网切换器在适配器方式下的单端口示意图。
图3描绘了根据本发明的最佳实施例在端口方式下配置的本发明多端口局域网切换器的单个端口。
图4给出根据本发明的最佳实施例，在端口方式下配置的连于本发明局域网切换器一个端口的标准适配器。
图5描绘了根据本发明的最佳实施例，当配置成与标准MAU连接的适配器方式的，本发明的多端口局域网切换器的一个端口。
图6描绘了根据本发明的最佳实施例的一个示意方框图，显示出在适配器方式下的第一局域网切换器的一个端口以及在端口方式下的第二局域网切换器的一个端口。
图7描绘自动确定所附连设备类型和配置本发明多端口局域网切换器的最佳方法的流程图。
图8的流程图是图7流程图的继续，显示出根据本发明的最佳实施例自动确定所附连的设备类型如配置本发明多端口局域网切换器的最佳方法的流程图。
现在参考附图，特别是参考图1，图中描绘了一个通信网络系统的高层框图，其中包括根据本发明的多端口局域网切换器。图1中显示了一个数字数据通信网络系统10，其中连入了本发明的多端口局域网切换器(40、46、47)。系统10由一局域网(LAN)组成，它由多个附属设备或站点12(如个人计算机或工作站)构成。通过集线器14和44以及通过局域网切换器40、46、47使站点12彼此相连。一个典型的集线器能接收多达8个附加设备，并能完成所附单个设备之间的网络连接。一个集线器也可以连到一个连接多个集线器的主网络中，以形成复盖较大地理区域的较大网络。
每个站点12在连接端口16用瓣线(如瓣线22，它是传输介质)连到集线器14、44(如IBM8228MAU)上。具体的加入设备或站点12借助站点12中包含的网络适配器(24、36、37、42、43)插入到网络中。适配器提供与瓣线的直接连接，还提供一种机制借以使每个站点能访问网络以发送和接收数据，它还包括必要的硬件和/或软件，以在物理上与网络连接并在网络内操作。
集线器14、44完成端口16之间的物理连接，从而使加入的设备12可与其他加入设备12通信。集线器14、44是智能型集线器，有控制逻辑和中继机制以控制不同站点12之间的连接，它的操作对于本领域人员是公知的。
主环26把集线器14与多个集线器(如集线器44)相连，它们沿环状网络串联。主环可由光纤电缆或其他类型已知数据传输介质构成，例如有屏蔽或无屏蔽铜线绞线对。每个集线器通过集线器中包含的环入/环出(RI/RO)装置与主环26相连。集线器14、44上的输入、输出(IN/OUT)端口通过主环26连在一起，形成一个传输线路“环”，从而使数据在环网上沿顺时针方向流动。这使得插在端口16的站点不仅能与加到集线器14上的其他站点12通信，还能与网上的加到不同集线器(如集线器44)上的其他站点或服务器进行通信。
在最佳实施例中，使用了令牌环拓扑结构来互联局域网内的加入设备或站点12。令牌环网络允许按令牌传递程序在环状线路中的各站点之间进行单向数据传送。环状拓扑结构允许令牌从一个特定站点12传送到加在集线器14上的另外站点12，或加在集线器44上的其他站点12。准备好发送数据的站点12能抓住令牌并在其后插入数据以供在网上传送。
优选的令牌环网络是IEEE802.5令牌环网络，特别是IBM令牌环网络，它允许单个站点之间高带宽的对等(peer-to-peer)连接。IBM令牌环网络可以以4Mb/sec或16Mb/sec的数据速率运行，而且每个环可支持多达260个站点。IBM令牌环网络利用不同的Manchester代码，它是一种数字编码技术，这里每个位周期被分成二个基本半周期，以对基带数字波形编码。在位周期开始处的转换代表一个二进制数“0”，而在位周期开头缺一个转换则代表二进制数“1”。本领域技术人员会理解，本发明拟不限于应用于令牌环网络最佳实施例，而是可以应用于任何数字数据传输或联网系统。
试图得到对网络的访问的加入站点或设备12通过进入适配器插入过程的“阶段0”来使网络适配器开始其端口插入。在这一阶段，网络适配器向它本身传送若干帧，以确定瓣线和发送与接收电路的功能是否正确。所以，在这一阶段，所有帧都由集线器绕回到该适配器，这样，如果链路是好的，则适配器收到的将正是它通过瓣线发出去的。
一旦已经完成了阶段0，网络适配器向瓣线加上幻象驱动电流，以是进入阶段1。集线器端口16检测该电流的存在并向集线器的中央处理器(CPU未画出)发出一个幻象检测中断，该CPU控制集线器14、44。这个幻象检测中断识别出试图将自身插入网络的瓣线。除非由网络管理系统来定向，否则该CPU使与端口16串联的一个中继器连接到试图插入网络的站点。或者，一些集线器(如IBM8228MAU)不是智能型的集线器，可能没有CPU，或者甚至没有被供电。在这类集线器中，幻象驱动电流对一电容器充电，然后该电容器触发集线器中的一个中继器从而插入所加入的适配器。
局域网切换器在数据通信和网络技术中是公知的，是用于提供连在局域网切换器的多个端口上的设备或局域网段之间的数据通信。一个“局域网段(LAN segment)”可以定义为一组节点，所有这些节点利用同一个开放系统互连(OSI)模型的物理层。要连接二个设备或局域网段，局域网切换器使一个局域网段中的一个节点能与不同局域网段中的一个节点通信。通常，局域网切换器从一个局域网段中的一个节点接收数据并把这些数据传送给包含目标节点的另一个局域网段。本发明是在一个多端口局域网切换器中实现的，如在一个最佳实施例中的局域网切换器40。当前所得到的一种可在其中加入本发明的局域网切换器是IBM8272令牌环切换器。尽管本发明被描述为加入一个局域网切换器中，但本领域技术人员会理解，本发明适用于其他类型数据传送单元，包括“网桥”、“路由器”、或“网关”。
一个局域网切换器端口完成几种功能。具体地说，一个局域网切换器端口提供与加在端口上的设备进行连接和通信所必须的介质访问控制(MAC)及物理层(PHY)。再有，局域网切换器端口保持当前端口的统计结果，包括通过该端口的好帧和坏帧个数以及该端口的运行状态。“坏”帧是指含有错误的帧。该端口还保存地址表，表中列出与该多端口局域网切换器其他端口相连的节点的地址。在保持这种地址表的同时，该端口还包括用以确定和选择目标端口的电路。
该端口还包括用于暂存输入和/或输出帧的缓冲器。当目标端口“忙”或当帧的到达总速率超过目标端口能力时便会需要缓存。最后，一个局域网切换端口提供与“切换机构(switch fabric)”的接口。切换机构是指把数据从一个端口带到另一个端口的电路。这种切换机构可以是高速总线或纵横开关。
网络适配器42连于局域网切换器40的端口a，网络适配器43连于局域网切换器40的端口b。MAU44通过瓣线32连于局域网切换器40的端口c。还有，二个局域网切换器40和46从局域网切换器40的端口d连到局域网切换器46的端口e。局域网切换器40还由它的端口e连到局域网切换器47的端口e。上述多端口局域网切换器40与集线器、网络适配器及切换器的连接是通过标准电缆实现的，该标准电缆是按照要求遵从IEEE802.5的标准二双绞线对电缆。
如数据通信和网络技术中公知的，局域网切换器40、46、47是作为高速通信桥来运行的。局域网切换器能使连到它的端口上的任何二个设备互连，从而在这此设备之间提供一个通信链路。局域网切换器能使一个连入的适配器与另一个连入的适配器互连，一个连入的适配器与一个连入的集线器互连，或一个连入的适配器与一个连入的局域网切换器互连。局域网切换器还提供二个连入的集线器之间的互连链路或二个连入的局域网切换器之间的互连。局域网切换器使能通过匹配电路连接局部环路通道、或环，并为准确的数据传送提供便利。
根据本发明，局域网切换器的每个端口被配置成适当的操作方式：或者是端口方式，或者是适配器方式。在“端口方式”，局域网切换器被配置成适当地发送和接收数据并收容幻象驱动电流。在“适配器方式”，局域网切换器端口被配置成适当地发送和接收数据并发源一幻象驱动电流。例如，如图1中所示，局域网切换器40的端口a和b将被配置成端口方式，以分别从网络适配器42和43接收和发送数据。局域网切换器40的端口c。将被配置成适配器方式以使局域网切换器40能对MAU44发送和接收数据。
例如，当插入到令牌环上时，它必须使网络适配器42犹如连在一个MAU端口上。这样，局域网切换器40的端口a和b必须配置成对MAU端口而言是同一的。类似地，MAU44必须表现为它是与一个适配器直接相连的。结果，局域网切换器40的端口c必须被配置成仿真一个适配器。根据本发明，当网络适配器42试图插入令牌环并发起通信时，局域网切换器40提供收容幻象驱动电流。所以，根据本发明的一个实施例，为了允许网络适配器42与网络适配器36通信，一个局域网切换器端口必须被置于适配器方式，而另一个要被置于端口方式，从而使得局域网切换器40的端口d与局域网切换器46的端口e之间能够进行数据通信。
现在参考图2，它给出本发明的多端口局域网切换器的单个端口示意图。如图2所示，根据本发明的一个最佳实施例，该端口被配置成适配器方式。当IEEE802.5标准电缆把一设备连于该端口时，第一端口接头50连于黑/横黄绞线对，而第二端口接头52连于红/绿绞线对。第一端口接头50连于变压器58的第一绕组，第二端口接头52连于第二变压器60的第一绕组。第一变压器58的第二绕组和第二变压器60的第二绕组，连于中继器62。发送机电路54和接收机电路56二者也连于中继器62。
该端口包括发送电路54和接收电路56，它们分别构成为支持与每个所加设备(包括网络适配器、MAU、及其他局域网切换器)连接和通信所要求的发送机和接收机功能。中继器62建立电路54和56与变压器58和60之间的电连接，作为“中继器控制3”功能。“中继器控制3”是在端口为适配器方式时将中继器62设置成如图2所示的连接。当“中继器控制3”指示适配器方式时，中继器62把发送机电路54与第一变压器58连接，把接收机电路56与第二变压器60相连。当“中继器控制3”指示端口方式时，中继器62把发送机电路54与第二变压器60电连接，把接收机电路56与第一变压器58电连接，这如图3所示。
回过来参考图2，一个直流(DC)幻象源(未画出)连于开关64，它由“中继器控制1”控制。开关64把DC幻象源的二极连于第一变压器58的第一绕组，使幻象驱动电流能从该端口发源，流出第一端口接头，到达黑/桔黄绞线对上的加入设备。此外，当一端口被配置成适配器方式时，它必须为第二端口接头52上的幻象驱动电流提供返回路径。当该端口处于适配器方式时，开关66由“中继器控制2”控制，并切换到使第二变压器60的第一绕组接地。
在本发明的另一个最佳实施例中，一个光耦合器69与返回路径串联。光耦合器69的输出指明该端口是处在适配器方式还是端口方式(根据幻象驱动的存在与否来制定)。当配置成端口方式时，光耦合器69将指明电流在流经返回路径。
现在参考图3，图3描绘了根据本发明的最佳实施例，配置成端口方式的本发明多端口局域网切换器的一个端口。如前所述，中继器62被端口方式的“中继控制3”置成跨越配置，使发送机电路54与第二变压器60相连，使接收机电路56与第一变压器58相连。“中继器控制1”已打开了开关64使直流(DC)幻象驱动源与第一端口接头50断开，从而当端口处于端口方式时幻象驱动电流无源。同样，开关66已由“中继器控制2”切换，使变压器58和66的第一绕组彼此相连(通过电阻68)，并为源于黑/桔黄双绞线上所附设备的幻象驱动电流提供一个返回路径(即地)。
如从上面的描述所能看到的那样，本发明的局域网切换器在它自己的每个端口处既能仿真一个网络设备也能仿真一个集线器端口。当仿真一个网络适配器时，局域网切换器端口将作为幻象驱动电流源，并通过黑/桔黄双绞线传送数据，在红/绿双绞线上接收数据并为红/绿双绞线上的幻象驱动电流提供一个地。当仿真一个集线器端口时，该局域网切换器端口将在黑/桔黄双绞线上接收数据，在红/绿双绞线上发送数据。此外，当在这种端口方式时，局域网切换端口在第一和第二端口接头之间提供一个直流(DC)电连接，从而为幻象电流源在红/绿双绞线上提供了一个返回路径。
现在参考图4-6，它们描述了三个示意方框图，每个显示出本发明的局域网切换器的一个端口根据所附连的设备而处于或者是适配器方式或者是端口方式。图4显示根据本发明的最佳实施例，一个标准的适配器连接于配置成端口方式的本发明多端口局域网切换器端口。该标准适配器包括发送机电路70、接收机电路72及变压器74和76。由于局域网切换器端口必须处于端口方式与标准的适配器通信，中继器62适当地“跨越”，把发送机电路70连于接收机电路56，把发送机电路54连于接收机电路72。再有，开关66切换到把端口变压器58和60的第一绕组相连，以便为幻象驱动电流提供直流(DC)返回路径。
图5是根据本发明的一个最佳实施例配置成适配器方式的本发明局域网切换器端口，用于与一标准MAU连接。在适配器方式，开关64闭合，以通过黑/桔黄双绞线向标准MAU提供幻象驱动电流，MAU通过开关66使幻象驱动电流在红/绿双绞线上返回到地。
图6的示意方框图显示出根据本发明的一个最佳实施例在适配器方式下本发明的第一局域网切换器端口及在端口方式下本发明的第二局域网切换器端口。这里本发明的二个局域网切换器使用标准电缆连接，而不象先有技术局域网切换器所要求的那样使用“交叉”电缆。
如本领域技术人员所知，局域网切换器是一个有数据处理能力的智能设备，包括根据随数据一起收到的地址信息来确定数据帧的目的节点，并把所收到的数据传送给与目标节点相连的端口。如下文所描述的，本发明的局域网切换器自动确定与它的每个端口相连设备的类型，然后把那些端口配置成或端口方式或适配器方式以允许各相连设备之间的适当的通信。这一能力的好处是：1)所有电缆连接可以是相同极性的(即不需要交叉电缆)，2)不需要人工干预(例如特殊电缆的安装或设置端口配置开关)。总的优点是安装和维护的低成本和高可靠性。
这样，本发明的局域网切换器端口的又一特征是它自动确定连于端口上的设备类型的能力和自动把端口配置成所需的适当操作方式以能与设备通信的能力。例如，局域网切换器到局域网切换器的连接需要二个切换器端口之间相反的发送与接收极性(即一个为端口方式而另一个为适配器方式)。下面描述的方法感知所连接的局域网切换器并适当地配置该端口以允许与所连局域网切换器的通信。
该端口还能确定所连适配器或局域网切换器是半双工或是全双工设备。例如，如图1中所见，适配器42是一半双工(HDX)适配器，而适配器43是一全双工(FDX)适配器。再有，局域网切换器47是-FDX切换器，而局域网切换器46是一个HDX切换器。在令牌环术语表中，半双工(HDX)是指由IEEE802.5定义的正常令牌传递访问协议。全双工(FDX)是指当前由IEEE802.5定义的传输立即访问协议。FDX操作是基于二个设备的点对点连接，不使用令牌。在FDX方式中，每种设备能在任何时候发送和接收(即不需等待令牌)。在“具有全双工切换方式的令牌环16/4适配器”(strole，N，Christensen，K.，Noel，F.，及Zeisz，R.，IBM技术公布报告，37卷，04A号，617-618页，1994年4月)一文中描述了令牌环网络中的FDX操作方法。
每个局域网切换器端口包含一个令牌环控制器(未画出)，包括全介质访问控制(MAC)及物理(PHY)层实现。此外，每个令牌环控制器包括一个中央处理单元(CPU)，称作端口CPU(未画出)。端口CPU控制确定连接类型并通过把局域网切换器端口配置成适当操作方式来完成所连接设备的插入。通过维持一个或多个信号，特别是如前所述用于配置成适配器方式或端口方式的中继器控制信号1-3，使局域网切换器端口得到配置。下面将结合图7-8来描述这一过程。这样，在适配器方式中的端口有二种可能的配置(FDX适配器和HDX适配器)，对于端口方式的端口有二种可能的配置(FDX端口和HDX端口)。
现在参考图7-8，图中描述了根据本发明的一个最佳实施例，自动确定所连接设备类型和为本发明的多端口局域网切换器配置局域网切换器端口的方法的流程图。首先参考图7，过程在步骤100开始，在那里端口CPU启动一个计时器T(被动的)该计时器对一个被动检测方式进行计时。T(被动的)的总时间是通过一个随机数发生器确定的，并介于3秒到3.2秒之间。使用随机数发生器能保证两个相连的局域网切换器端口不会总是同时处在被动检测方式，于是一个将会试图插入到另一个之中。再有，在步骤100切换器端口被置于端口方式。
在步骤105，确定是否T(被动的)已经结束。如果T(被动的)已结束，过程进入步骤140(见图8)，用A指示。如果T(被动的)尚未结束，过程进入决策块110，在那里确定是否收到了一个FDX帧。如果是，则局域网切换器端口打开(即配置)成FDX端口，如步骤115所示。如果在步骤110尚未收到FDX帧，则局域网切换器端口确定是否已由一连接的设备维持一个幻象驱动电流，如步骤120所示。如果在步骤120未检测到幻象驱动电流，则过程返回步骤105。幻象驱动电流可由一传感器检测到，如图2中所示光耦合器69。如果在步骤110或120的决定得到肯定，则所附设备试图插入该端口。
如果在步骤120检测到幻象驱动电流，则端口已确定一个适配器或一个适配器方式下的局域网切换器端口接在了该端口上。过程进到步骤125，在那里该端口从发送电路54经由红/绿双绞线向所附设备的接收机电路发送一个FDX帧。再有，在步骤125，启动一个计时器“T(响应)”计时器T(响应)提供一个周期，在此周期内局域网切换器端口等待一个FDX登录帧的响应传输。在本发明的一个最佳实施例中T(响应)之值为800毫秒。
然后过程进入步骤130，在那里端口等候要被所附加的适配器或切换器传送的FDX帧。如果收到一个FDX帧，则局域网切换器端口被打开(即被配置)为FDX端口，如在步骤115所示。如果在步骤130尚未收到一个FDX帧，而计时器T(响应)当未结束(在步骤135中确定)，则过程循环返回步骤130，在那里该端口继续等候要被所附加适配器发送的FDX帧。如果计时器T(响应)已结束，则过程进入步骤140，在那里该局域网切换器端口被打开(即被配置)为HDX端口。也是在步骤140，该端口发送一个环清除(ring purge)帧。清除帧是标准IEEE802.5定义的MAC帧，用于清除帧或令牌的一种环段(ring segment)。
现在参考图8，它描述的流程图是图7流程图的继续，显示出根据本发明的一个最佳实施例自动确定所附加设备的连接类型和配置局域网切换器端口的方法。当由于计时器T(被动的)结束(在步骤105确定)使过程进入步骤145(由A指示)时，一个循环计时器T(循环)被启动。在一个最佳实施例中，T(循环)的值为30毫秒。再有，在步骤145，在局域网切换器端口的中继器62被设置成不交叉位置，或者说适配器方式，而且由该端口传送一个由IEEE802.5标准定义的“重复地址测试(DAT)”MAC帧。
然后，该端口在步骤150等候由它的接收机电路接收任何类型的帧。如果未曾收到帧，则端口继续循环返回步骤150，直至在步骤155计时器T(循环)已结束，于是过程返回步骤100(由B指示)。如果在T(循环)结束之前端口已收到一帧，则过程进入步骤160，在那里启动计时器T(出错)(在一最佳实施例中，T(出错)之值为10至15秒)，并由该端口发源一个幻象驱动电流〔关闭开关64〕，从而在黑/桔黄双绞线上维持一个幻象驱动电流。如果计时器T(出错)尚未结束(在步骤165确定)，则在步骤170端口确定是否收到了任何类型的帧。如果当未收到任何帧，则过程返回步骤165。如果收到一帧，则在步骤175端口确定该帧是否是FDX帧。如果该帧是FDX帧，则端口是幻象驱动电流断，并打开(即配置)为FDX适配器方式(如步骤180所示)。如果在步骤175确定该帧不是FDX帧，则所连接的端口必定是HDX端口。在那种情况下，局域网切换器端口是幻象驱动电流断并打开(即配置)为HDX适配器(如步骤185所示)。
如在步骤165确定计时器T(出错)结束于该端口收到任何帧之前(如步骤165所示)，则过程进入步骤190，在那里确定是否检测到了连线错误状态。如果存在一连线错误状态(例如，当电缆未连于端口时)，则幻象驱动电流将没有返回路径，于是将检测到错误。当在步骤190检测到错误时，过程返回步骤100(如B所示)。如果在步骤190未检测到错误，则过程进入步骤185，在那里幻象驱动电流被断掉，并且端口被打开(即被设置)为HDX适配器。
概括起来，本发明的局域网切换器能在它自己的每个端口仿真一个网络适配器或一个集线器端口。当仿真一个网络适配器时，该局域网切换器端口将发源幻象驱动电流并通过黑/桔黄双绞线发送数据，并在红/绿双绞线上为幻象驱动电流提供一个地。当仿真一集线器端口时，局域网切换器端口将在黑/桔黄双绞线上接收数据并在红/绿双绞线上发送数据。此外，当在这一端口方式时，局域网切换器端口在第一和第二端口接头之间提供一直流(DC)电连接，以便为幻象电流源在红/绿双绞线上提供一返回路径。
尽管已经参考最佳实施例其体显示如描述了本发明，但本领域技术人员会理解，可在形式和细节上做各种改变而不脱离本发明的范围。

Claims (11)

1.一种用于网络的数据传送单元，该数据传送单元的每个端口有一第二端口接头，第一端口接头、发送机电路及接收机电路，数据传送单元的每个端口的组成是：
切换系统，根据该端口的方式信号把端口切换为第一方式或第二方式，这里被切换到第一方式的切换系统把第一端口接头连接到发送机电路，把第二端口接头连接到接收机电路；而这里被切换到第二方式的切换系统把第一端口接头连接到接收机电路，把第二端口接头连接到发送机电路。
2.根据权利要求1的网络数据传送单元，其特点在于它还包括：
第一变压器，具有与第一端口接头相连的第一绕组，以及第二绕组；
第二变压器，具有与第二端口接头相连的第一绕组，以及第二绕组；
而且其特征在于在第一方式下的切换系统不再是把第一端口接头而是把第一变压器第二绕组连到发送机电路，不再把第二端口接头而是把第二变压器的第二绕组连到接收机电路；而在第二方式下的切换系统不再把第一端口接头而是把第一变压器的第二绕组连到接收机电路，不再把第二端口接头而是把第二变压器的第二绕组连接到发送机电路。
3.根据权利要求1或2的网络数据传送单元，每个端口还包括：
第一开关；
直流(DC)电压源，可切换地通过第一开关连接于第一端口接头；以及
第二开关，具有第一和第二位置，在第一位置把第二端口接头连接到直流(DC)返回路径，在第二位置把第二端口接头连接到第一端口接头。
4.根据权利要求1或2的网络数据传送单元，这里每个发送机电路与每个接收机电路互连，从而每个端口能与每个其他端口通信。
5.根据权利要求1或2的网络数据传送单元，这里的一个端口与一个数据传送单元相连。
6.根据权利要求5的网络数据传送单元，这里的方式信号把端口和切换系统切换到第二方式。
7.根据权利要求5的网络数据传送单元，这里的方式信号把端口的切换系统切换到第一方式。
8.根据权利要求1或2的网络数据传送单元，这里的一个端口被连接到一个标准适配器上。
9.根据权利要求1或2的网络数据传送单元，这里的一个端口被连接到一个集线器上。
10.根据权利要求1或2的网络数据传送单元，这里的数据传送单元是一个多端口局域网切换器。
11.一个数据通信网络系统，其组成是：一组网络适配器；
一个集线器，把一组网络适配器中的一个或多个相连，构成令牌环网络；以及
根据权利要求1至10中任何一项的第一数据传送单元，使这组适配器中的任何一个与该数据传送单元的第一个端口相连，使集线器与该数据传送单元的第二个端口相连。
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