專利名稱：利用網(wǎng)絡(luò)上的功率對(duì)功率存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行再充電的制作方法
背景技術(shù)：
直到最近，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還需要連接到電源出口的其自己?jiǎn)为?dú)的電源，該電源可以是內(nèi)部的，也可以是外部的。隨著數(shù)據(jù)的同時(shí)傳輸而引入通過第5類(Cat 5)以太網(wǎng)電纜遞送7.5瓦功率的能力造成了為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供功率和網(wǎng)絡(luò)連接兩者的能力?！耙蕴W(wǎng)”是一種用于特定局域網(wǎng)(LAN)體系結(jié)構(gòu)的術(shù)語，這種LAN體系結(jié)構(gòu)在電氣與電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)標(biāo)準(zhǔn)802.3中提出。Cat 5電纜是由端接有RJ45連接器的四對(duì)纏繞的銅線構(gòu)成的電纜。能夠利用這種功率的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括IP語音(VoIP)電話、無線接入點(diǎn)、web照相機(jī)等等。通過Cat 5電纜的功率傳輸也被稱為以太網(wǎng)供電或PoE。
在IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.3af中提出了一種更新型的發(fā)明，即提供高達(dá)15.3W功率的能力。這種功率被遞送到特別設(shè)計(jì)的以太網(wǎng)交換機(jī)，該以太網(wǎng)交換機(jī)在電纜和交換設(shè)備之間注入功率。當(dāng)一臺(tái)設(shè)備被連接到交換機(jī)上的端口時(shí)發(fā)生協(xié)商，該協(xié)商定義了設(shè)備類型和所需瓦數(shù)，目前，低瓦數(shù)被定義為7.5W，而高瓦數(shù)被定義為15.3W。設(shè)備使用的實(shí)際瓦數(shù)會(huì)依賴于在任何給定時(shí)刻設(shè)備上使用的功能而變化。其他設(shè)備可以使用該額外瓦數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括傳入功率端口、傳出功率端口、內(nèi)部電路和連接到傳入功率端口、傳出功率端口和內(nèi)部電路的功率存儲(chǔ)系統(tǒng)。
在替換實(shí)施例中，該設(shè)備包括功率再生器。
在另一替換實(shí)施例中，該設(shè)備包括功率檢測(cè)器和分配器(powerdetector and divider)。
在又一替換實(shí)施例中，該設(shè)備包括功率分離器(power splitter)和內(nèi)部電路，而不具有功率存儲(chǔ)系統(tǒng)。


通過參考附圖閱讀本公開，可以最好地理解本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1示出了主交換機(jī)和以太網(wǎng)供電設(shè)備之間的線上(in-line)設(shè)備。
圖2示出了具有功率存儲(chǔ)系統(tǒng)的線上設(shè)備的實(shí)施例。
圖3示出了具有功率存儲(chǔ)系統(tǒng)和功率再生器的線上設(shè)備的替換實(shí)施例。
圖4示出了具有功率存儲(chǔ)系統(tǒng)和功率檢測(cè)器以及分配器的線上設(shè)備的替換實(shí)施例。
圖5示出了具有功率分離器的線上設(shè)備的替換實(shí)施例。
圖6示出了利用具有功率再生器的線上設(shè)備提供功率的方法的實(shí)施例的流程圖。
圖7示出了利用具有功率檢測(cè)器和分配器的線上設(shè)備提供功率的方法的實(shí)施例的流程圖。
圖8示出了利用功率分離器提供功率的方法的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一種系統(tǒng)的實(shí)施例，在該系統(tǒng)中，線上設(shè)備12位于主交換機(jī)10和以太網(wǎng)供電(PoE)設(shè)備14之間。該線上設(shè)備通?？梢允蔷哂卸丝诘哪撤N類型的交換機(jī)，其端口可以連接一個(gè)或多個(gè)PoE設(shè)備。例如，主交換機(jī)可以是位于計(jì)算機(jī)或控制房中的IEEE 802.af交換機(jī)。該線上設(shè)備可以位于會(huì)議室的桌子上，與主交換機(jī)相隔一段距離，其兩者之間通過Cat 5電纜連接。在會(huì)議室中的用戶可能具有將被供電設(shè)備(例如筆記本電腦)連接到交換機(jī)以接收數(shù)據(jù)的能力。另外，PoE設(shè)備(例如網(wǎng)絡(luò)電話)可以連接到線上設(shè)備以獲取功率和數(shù)據(jù)。
這里使用的術(shù)語“線上設(shè)備”可以是若干不同類型的設(shè)備中的一種。例如，線上設(shè)備可以是集線器。集線器是一種無源設(shè)備，它不讀取包含在數(shù)據(jù)分組中的任何信息，而僅僅是將來自所有端口的電線彼此連接，并使分組在這些連接間移動(dòng)。如果有多于一個(gè)分組同時(shí)進(jìn)入集線器，則會(huì)發(fā)生沖突，并且不得不由所連接的設(shè)備再次重傳分組。
該線上設(shè)備可以是交換機(jī)。交換機(jī)讀取所有分組中的目的地頭部信息以確定它們的路徑，并且緩沖器被用于保護(hù)分組以使分組免遭沖突。由于該技術(shù)避免了沖突并且不十分昂貴，因此當(dāng)今的大多數(shù)設(shè)備都是交換機(jī)，但是集線器仍舊存在。
線上設(shè)備也可以是帶有交換端口的路由器。路由器將分組中的所有信息讀取到緩沖器中，然后在傳出接口上重建分組。但是，當(dāng)今市場(chǎng)上的若干路由器中具有充當(dāng)交換機(jī)的特殊卡。所連接的設(shè)備將它們的分組交換到設(shè)備的路由器部分，然后路由器部分將分組路由到網(wǎng)絡(luò)中。這種類型的設(shè)備還能夠傳遞線上功率(inline power)。
如上所述，線上設(shè)備可以是諸如IP或“網(wǎng)絡(luò)”電話之類的設(shè)備。某些當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)電話是兩個(gè)以太網(wǎng)連接，其中一個(gè)將電話連接到主交換機(jī)，而另一個(gè)將電話連接到PC。在未來，某些網(wǎng)絡(luò)電話可能具有多于一個(gè)額外端口，并且它可以像小交換機(jī)一樣工作。不同之處可能在于電話將使用來自主交換機(jī)的線上功率，而額外端口將僅僅是無需功率的常規(guī)端口。內(nèi)部交換機(jī)制將與這里描述的交換機(jī)制類似，其中線上功率被定向到電話，而不是外部端口。
主交換機(jī)10向線上設(shè)備提供功率和數(shù)據(jù)。線上設(shè)備可以向PoE設(shè)備提供功率和數(shù)據(jù)，并且向其他無需功率的設(shè)備僅提供數(shù)據(jù)。線上設(shè)備和主交換機(jī)還提供數(shù)據(jù)的返回路徑。線上設(shè)備也可以被稱為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
線上設(shè)備不具有分離的電源，而是同樣至少部分地由接收自主交換機(jī)的功率供電。這可以通過根據(jù)當(dāng)前的IEEE標(biāo)準(zhǔn)向線上設(shè)備提供高達(dá)15.3瓦的功率來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)一個(gè)設(shè)備被連接到具有15.3W容量的主交換機(jī)時(shí)，該設(shè)備與主交換機(jī)協(xié)商以限定設(shè)備類型和所需瓦數(shù)。同時(shí)，例如低瓦數(shù)是7.5W，而高瓦數(shù)是15.3W。
雖然設(shè)備可以就低瓦數(shù)或高瓦數(shù)進(jìn)行協(xié)商，但是實(shí)際使用的瓦數(shù)量將依賴于在任何給定時(shí)刻設(shè)備上使用的功能而變化。這使線上設(shè)備在“下游”設(shè)備(例如14)不使用全部瓦數(shù)時(shí)可以利用未被使用的瓦數(shù)。在未來標(biāo)準(zhǔn)中，或許可以獲得更高功率級(jí)別，在這種情況下，線上設(shè)備在未來或許可以對(duì)其自身以及多于一個(gè)PoE設(shè)備供電。
為了允許線上設(shè)備使用額外的功率容量并具有足以繼續(xù)工作的儲(chǔ)備功率，線上設(shè)備12可以具有功率存儲(chǔ)系統(tǒng)。這使線上設(shè)備能夠?qū)⒐β蚀鎯?chǔ)起來以待下游設(shè)備使用其全部瓦數(shù)而沒有為線上設(shè)備留出額外容量時(shí)使用。這種設(shè)備的實(shí)施例如圖2所示。
在圖2中，線上設(shè)備12具有傳入功率端口16、功率存儲(chǔ)系統(tǒng)18和傳出功率端口22。線上設(shè)備12還可包括內(nèi)部電路20。在線上設(shè)備是交換機(jī)的示例中，內(nèi)部電路20可以是交換電路。內(nèi)部電路20由傳入的功率供電，該傳入功率還向附接到線上設(shè)備的用于PoE設(shè)備的傳出端口提供功率。提供到傳出端口的電平或功率一般由PoE設(shè)備的需求確定。內(nèi)部電路20和PoE設(shè)備的功率需求的管理可以以若干不同方式來處理。在圖3中示出了一個(gè)實(shí)施例。
在該特定實(shí)施例中，傳入功率通過功率存儲(chǔ)系統(tǒng)18來引導(dǎo)。該功率存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)部電路20并以高瓦數(shù)級(jí)別向傳出功率端口提供功率。在一個(gè)示例中，如上所述，高瓦數(shù)級(jí)別是15.3瓦特。該功率存儲(chǔ)系統(tǒng)(例如電容器、電池、電容器或電池的集合)被不斷地耗盡和再充電。
雖然PoE設(shè)備的傳出端口總是可獲得高瓦數(shù)級(jí)別，但是可以不總使用該高瓦數(shù)級(jí)別。任何額外的功率都被用于對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行再充電。功率再生器24從存儲(chǔ)系統(tǒng)中抽出傳出端口所需功率，并將任何額外功率“返回”到功率存儲(chǔ)系統(tǒng)以用于再充電。圖6示出了用于本示例的功率管理的在圖6的過程30處，功率存儲(chǔ)系統(tǒng)接收傳入功率。在32處，功率再生器將功率從功率存儲(chǔ)系統(tǒng)提供到傳出端口，并且在34處，功率存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部電路供電。在36處，當(dāng)可能時(shí)，從任何可獲得的額外功率容量對(duì)功率存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行再充電。這些過程通常將是同時(shí)發(fā)生的。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于無需附加的智能性來管理功率。電池被完全耗盡的危險(xiǎn)稍高，因?yàn)橄掠卧O(shè)備連續(xù)可獲得的高瓦數(shù)可能導(dǎo)致功率存儲(chǔ)系統(tǒng)的消耗速度比其可以被再充電的速度要快。
圖4示出了線上設(shè)備的替換實(shí)施例。在此特定實(shí)現(xiàn)方式中，在可能時(shí)，向系統(tǒng)加入了用于監(jiān)控和劃分功率以將功率分配給三種需求之一的智能性。功率檢測(cè)器和分配器26位于傳入功率端口16和傳出功率端口18之間。功率存儲(chǔ)系統(tǒng)18被連接到傳入和傳出端口，但這種連接只是間接的。參考圖7，可以更好地理解功率檢測(cè)器和分配器的操作。
在圖7中的38處，來自PoE設(shè)備的傳出功率需求被監(jiān)控。在40處，如果存在用于這些需求的任何額外功率，則在42處，直接從傳入功率對(duì)內(nèi)部電路供電。在此上下文中的術(shù)語“直接”意味著無需從存儲(chǔ)系統(tǒng)獲取功率。如果根據(jù)于內(nèi)部電路的功率需求，在44處存在甚至更多額外容量，則在46處刷新功率存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)。
在一般意義上，隨后可以令功率檢測(cè)器和分配器確定第一功率級(jí)別，該第一功率級(jí)別是在傳出功率端口處所需的功率。隨后，超出第一級(jí)別的任何額外功率都以第二級(jí)別被提供到內(nèi)部電路。最后，超出第二功率級(jí)別的任何額外功率都被存儲(chǔ)。
如果在40處不存在額外功率，則從存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部電路供電。用于內(nèi)部電路的功率可以從傳入功率、存儲(chǔ)系統(tǒng)或兩者的組合提供。功率源的組合將允許盡可能多地使用傳入功率，從而避免功率存儲(chǔ)系統(tǒng)被耗盡。功率存儲(chǔ)系統(tǒng)被用于補(bǔ)充對(duì)內(nèi)部電路供電所需的任何附加功率。本實(shí)施例可以提供更長(zhǎng)的電池壽命，因?yàn)樵诰€上設(shè)備下游的PoE設(shè)備不需要獲得恒定的功率級(jí)別。
在另一實(shí)施例中，下游設(shè)備所需的功率級(jí)別被設(shè)置為低瓦數(shù)的硬極限。在上述示例中，作為示例，低瓦數(shù)被設(shè)置在7.5W?？梢詫?duì)線上設(shè)備的功率端口執(zhí)行某種類型的控制以防止任何設(shè)備針對(duì)高瓦數(shù)進(jìn)行協(xié)商。或者，用戶將會(huì)發(fā)現(xiàn)需要高于低瓦數(shù)設(shè)置的設(shè)備將無法正確地工作，或者根本不能工作。
圖5示出了具有這種限制的設(shè)備。在該實(shí)施例中，不存在功率存儲(chǔ)系統(tǒng)，因?yàn)閮?nèi)部電路將具有它可獲得的恒定低瓦數(shù)功率級(jí)別。功率分離器28將接收來自傳入功率端口的功率，并將某一級(jí)別的功率提供到內(nèi)部電路，而將另一級(jí)別的功率提供到傳出功率端口22。通常，這些功率級(jí)別可能基本相等。例如，使用上述值，內(nèi)部電路20和傳出功率端口22都將接收恒定的7.5W功率。
圖8示出了利用這種類型的設(shè)備提供功率的方法的實(shí)施例的流程圖。在50處，功率以第一級(jí)別在功率分離器處被接收。在52處，以第二級(jí)別提供傳出功率，并且在54處，以第三級(jí)別對(duì)內(nèi)部電路供電。通常，第二和第三級(jí)別將基本相等，并且通常還將大約為第一級(jí)別的一半。
如上所述，各種功率級(jí)別和設(shè)備配置之間的關(guān)系可以隨著對(duì)通過聯(lián)網(wǎng)電纜提供功率的過程的進(jìn)一步改進(jìn)而變化。例如，可從主交換機(jī)獲得的功率量可能增大。
可從主交換機(jī)獲得的功率的增大使線上設(shè)備和下游設(shè)備的可能組合增多。在一個(gè)示例中，不僅能實(shí)現(xiàn)半梯級(jí)(step)，還可能實(shí)現(xiàn)可變的功率梯級(jí)。如果將低瓦數(shù)視為到全功率的一個(gè)梯級(jí)，則當(dāng)前可獲得兩個(gè)梯級(jí)?？梢詫?duì)功率進(jìn)行管理以使之具有更多梯級(jí)，或者開發(fā)出使用少于一個(gè)功率梯級(jí)的更低瓦數(shù)的設(shè)備。例如，可以開發(fā)出僅需要全功率量的四分之一的設(shè)備。現(xiàn)在將可獲得四個(gè)梯級(jí)，并且可以設(shè)想功率消耗設(shè)備的不同組合。
此外，可能存在對(duì)功率提供過程的改進(jìn)，其中可獲得的功率被加倍。在當(dāng)前的低瓦數(shù)設(shè)置下，這也將提供功率的四個(gè)梯級(jí)。線上設(shè)備可以增加其功率消耗需求?；蛘撸梢詫⒏嘈枰β实脑O(shè)備添加到線上設(shè)備。在另一替換實(shí)施例中，具有更高功率需求的設(shè)備可以被連接到線上設(shè)備。各種組合可以被視為具有等同于“梯級(jí)”的功率需求。
從以上描述可知，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式很大程度上依賴于可獲得的功率資源和設(shè)計(jì)者的需求。隨著以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，本發(fā)明的實(shí)施例可以進(jìn)行調(diào)整并適應(yīng)于這些發(fā)展。
因此，雖然已經(jīng)描述了用于提供以太網(wǎng)供電的方法和裝置的特定實(shí)施例、組合和變化，但是這些特定參考不應(yīng)被看作對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求所限。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括傳入功率端口；傳出功率端口；內(nèi)部電路；和連接到所述傳入功率端口、所述傳出功率端口和所述內(nèi)部電路的功率存儲(chǔ)系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括在所述功率存儲(chǔ)系統(tǒng)和所述傳出功率端口之間的功率再生器。
3.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括在所述傳入功率端口和所述功率存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的功率檢測(cè)和分配器電路。
4.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所述功率存儲(chǔ)系統(tǒng)用于接收來自所述傳入功率端口的功率；對(duì)所述內(nèi)部電路供電；以及以預(yù)定級(jí)別向所述傳出功率端口提供功率。
5.如權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所述功率再生器用于以所述預(yù)定級(jí)別從所述功率存儲(chǔ)系統(tǒng)向所述傳出功率端口和所述內(nèi)部電路提供功率。
6.如權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所述功率檢測(cè)和分配器電路用于監(jiān)控在所述傳出功率端口處所需的功率；提供在所述傳出功率端口處所需的功率；在可能時(shí)對(duì)所述功率存儲(chǔ)系統(tǒng)充電；以及在需要時(shí)聯(lián)合所述功率存儲(chǔ)系統(tǒng)從所述傳入功率端口對(duì)所述內(nèi)部電路供電。
7.一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括傳入功率端口；傳出功率端口；內(nèi)部電路；和功率分離器，其用于劃分來自所述傳入功率端口的功率，向所述傳出功率端口提供功率以及對(duì)所述內(nèi)部電路供電。
8.如權(quán)利要求7所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所述功率分離器用于以基本等于來自所述傳入功率端口的功率的第一級(jí)別向所述傳出功率提供功率，并以基本等于所述第一級(jí)別的第二級(jí)別對(duì)所述內(nèi)部電路供電。
9.如權(quán)利要求7所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所述功率分離器用于以基本等于7.5瓦的級(jí)別向所述傳出功率端口提供功率，并以基本等于7.5瓦的級(jí)別對(duì)所述內(nèi)部電路供電。
10.一種向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供功率的方法，該方法包括在功率存儲(chǔ)系統(tǒng)處接收功率；以預(yù)定級(jí)別向傳出功率端口提供功率；以及向內(nèi)部電路提供功率，其中所述被提供到所述內(nèi)部電路的功率包括在所述功率存儲(chǔ)系統(tǒng)處接收的任何額外功率以及存儲(chǔ)在所述功率存儲(chǔ)系統(tǒng)中的功率。
11.一種向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供功率的方法，該方法包括確定將提供給傳出功率端口的第一功率級(jí)別；以第二功率級(jí)別將超出所述第一功率級(jí)別的任何額外功率提供給內(nèi)部電路；以及存儲(chǔ)超出所述第二功率級(jí)別的任何額外功率。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，所述提供超出所述第一功率級(jí)別的任何額外功率的步驟包括不提供超出所述第一功率級(jí)別的額外功率，而是提供來自功率存儲(chǔ)系統(tǒng)的超出所述第二功率級(jí)別的功率。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，所述提供超出所述第一功率級(jí)別的任何額外功率的步驟包括提供與所述第二功率級(jí)別基本相等的額外功率。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，所述存儲(chǔ)任何額外功率的步驟包括不存儲(chǔ)額外功率。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，所述存儲(chǔ)任何額外功率的步驟包括以第三功率級(jí)別存儲(chǔ)額外功率。
16.一種向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供功率的方法，該方法包括在功率分離器處以第一級(jí)別接收功率；以第二級(jí)別向傳出功率端口提供功率；以及以第三級(jí)別對(duì)內(nèi)部電路供電。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，所述以第二級(jí)別提供功率的步驟還包括以基本等于所述第一級(jí)別的一半的第二級(jí)別提供功率。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，所述以第三級(jí)別對(duì)內(nèi)部電路供電的步驟還包括以基本等于所述第二功率級(jí)別的第三級(jí)別對(duì)內(nèi)部電路供電。
全文摘要
公開了一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括傳入功率端口、傳出功率端口、內(nèi)部電路和連接到傳入功率端口、傳出功率端口和內(nèi)部電路的功率存儲(chǔ)系統(tǒng)。在替換實(shí)施例中，該設(shè)備可以包括功率再生器、功率檢測(cè)器和分配器或者功率分離器。
文檔編號(hào)G06F1/26GK1826755SQ200480020778
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者斯科特·安東尼·博因頓, 肯尼思·克雷格·科利 申請(qǐng)人:思科技術(shù)公司