專利名稱：以太網(wǎng)供電系統(tǒng)的共模數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電系統(tǒng)，更具體地講，涉及用于在以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)中以共模方式提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娐泛头椒ā?br> 背景技術(shù)：
在過去幾年中，以太網(wǎng)業(yè)已成為局域網(wǎng)絡(luò)最常用的方法。IEEE802.3組，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)起人，業(yè)已開發(fā)了該標(biāo)準(zhǔn)的延伸形式，被稱作IEEE802.3af，定義通過以太網(wǎng)電纜供電。IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及通過非屏蔽雙絞線將電力從供電設(shè)備(PSE)傳輸?shù)轿挥阪溌废鄬?duì)側(cè)的用電設(shè)備(PD)。傳統(tǒng)上，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備諸如IP電話，無線LAN接入點(diǎn)，個(gè)人計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)需要兩個(gè)連接:一個(gè)連至LAN，而另一個(gè)連至供電系統(tǒng)。PoE系統(tǒng)消除了需要額外的插口和接線，以向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電。取而代之的是，通過用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)電纜供電。
如IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)所定義的，PSE和H)是非數(shù)據(jù)實(shí)體，允許網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用與用于數(shù)據(jù)傳輸相同的通用電纜供電和獲得電力。PSE是在物理連接點(diǎn)電連接至電纜的設(shè)備，它向鏈路供電。PSE通常與以太網(wǎng)交換機(jī)，路由器，集線器或其他網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備或中跨供電設(shè)備相關(guān)聯(lián)。ro是獲得供電或請(qǐng)求供電的設(shè)備。ro可以與諸如數(shù)字IP電話，無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，PDA或筆記本電腦擴(kuò)展塢，移動(dòng)電話充電器和HVAC恒溫器等設(shè)備相關(guān)聯(lián)。
PSE的主要功能是為請(qǐng)求供電的ro搜索鏈路，可選地對(duì)ro進(jìn)行分級(jí)，如果檢測到PD則向所述鏈路供電，監(jiān)控鏈路上的供電，并且當(dāng)不再請(qǐng)求或需要時(shí)切斷電源。ro通過呈現(xiàn)有效或無效的偵測特征參與ro檢測過程，來請(qǐng)求供電并指示已接收到供電。ro偵測特征具有通過PSE測定的電學(xué)特征。
電信號(hào)能夠以標(biāo)準(zhǔn)，差動(dòng)或共模方式通過電纜攜帶。標(biāo)準(zhǔn)模式信號(hào)表現(xiàn)在一對(duì)導(dǎo)線之間或者引至(或通過)大地，底盤或屏蔽(折返)的單線上。標(biāo)準(zhǔn)模式信號(hào)在兩個(gè)導(dǎo)線之間以平衡或不平衡的傳輸通道讀出。差動(dòng)模式信號(hào)以非接地電纜配置在一對(duì)導(dǎo)線上差分表現(xiàn)。共模信號(hào)相對(duì)本地共通或接地在雙線傳輸系統(tǒng)的兩條線上表現(xiàn)相同。
傳統(tǒng)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸是以差模方式在以太網(wǎng)雙絞線之間進(jìn)行，其中一對(duì)用于從第一節(jié)點(diǎn)向第二節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，而另一對(duì)用于接收從第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送到第一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。在PoE系統(tǒng)中，PSE和ro之間的電力是以共模方式作為電壓在兩對(duì)以太網(wǎng)雙絞線對(duì)之間傳輸?shù)?，通常通過向用于將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)連至導(dǎo)線的隔離變壓器的中間抽頭供電。由于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)是差分傳送，在以太網(wǎng)發(fā)送對(duì)和接收對(duì)之間以共模方式傳輸?shù)碾娏Σ挥绊懸圆钅７绞絺鬏斠蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)。PoE系統(tǒng)中的ro檢測和供電協(xié)議涉及檢測以太網(wǎng)雙絞線對(duì)共模連接上的阻抗或電流的模擬方案。
盡管PSE和ro是非數(shù)據(jù)實(shí)體，不涉及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸，但是在某些場合下，希望在PSE和ro之間提供數(shù)據(jù)傳輸，例如，用于識(shí)別目的
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了新型電路和方法，用于在以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)中提供數(shù)據(jù)傳輸，包括向PoE鏈路供電的供電設(shè)備(PSE)，和連至PoE鏈路用于接收來自PSE供電的用電設(shè)備(PD)。PSE和H)被設(shè)置用于以共模方式在以太網(wǎng)雙絞線對(duì)電纜的兩對(duì)線之間彼此支持?jǐn)?shù)據(jù)通信。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，ro可以包括可變負(fù)載，用于在第一運(yùn)行模式從PSE獲得第一負(fù)載電流值，并在第二運(yùn)行模式從PSE獲得第二負(fù)載電流值。第一和第二負(fù)載電流值對(duì)應(yīng)要傳輸給PSE的數(shù)據(jù)信號(hào)的相應(yīng)邏輯電平。[io]ro還可包括電壓檢測器，用于檢測第一和第二電壓電平，對(duì)應(yīng)從PSE傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)的相應(yīng)邏輯電平。電壓檢測器可包括比較器，用于將從PSE接收的信號(hào)的電壓電平和參考電壓作比較，以檢測從PSE傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)的邏輯電平。[11]PSE可包括電壓發(fā)生器，用于產(chǎn)生第一和第二電壓電平，對(duì)應(yīng)要傳輸至ro的數(shù)據(jù)信號(hào)的相應(yīng)邏輯電平；和電流檢測儀，用于檢測由ro獲得的負(fù)載電流值。[12]電流檢測儀可以包括電流-電壓變換器，用于產(chǎn)生代表由電流檢測儀檢測到的電流值的電壓，和比較器，用于將所產(chǎn)生的電壓和參考電壓作比較，以確定從ro傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)的邏輯電平。[13]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在PoE系統(tǒng)中ro和PSE之間數(shù)據(jù)通信的協(xié)議涉及:-在接收到來自PSE的供電之后，由ro啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，和-由PSE確認(rèn)接收到來自ro的數(shù)據(jù)信號(hào)。[14]例如，數(shù)據(jù)傳輸可以在由IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義的低電流期啟動(dòng)。由H)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)持續(xù)時(shí)間可通過由IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義的250ms窗口限制。[I5]ro可以啟動(dòng)與PSE的數(shù)據(jù)通信，以識(shí)別其本身。例如，ro可以傳輸給pse數(shù)據(jù)，以確定PSE是否能夠提供比IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)要求的功率需量更高的功率。PSE可以通過傳輸數(shù)據(jù)響應(yīng)，確認(rèn)有提供更高功率需量的能力。[16]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 ro接口裝置，用于使ro能夠在PoE系統(tǒng)中支持與PSE的數(shù)據(jù)通信。ro接口裝置可以包括可變負(fù)載，用于傳輸具有邏輯電平的數(shù)據(jù)，所述邏輯電平由從PSE獲得的ro運(yùn)行電流值定義，和電壓檢測器，用于檢測線電壓電平，對(duì)應(yīng)由pse傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的邏輯電平。[17]根據(jù)另一方面，PSE設(shè)備具有在PoE系統(tǒng)中支持與H)數(shù)據(jù)通信的能力。PSE設(shè)備可以包括電流檢測儀，用于檢測由ro獲得的第一和第二電流值，和電壓發(fā)生器，用于產(chǎn)生第一和第二線電壓電平，對(duì)應(yīng)要傳輸給ro的數(shù)據(jù)信號(hào)的相應(yīng)邏輯電平。[18]通過下文的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和方面對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將變得顯而易見，其中本發(fā)明的實(shí)施例是通過對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳模式進(jìn)行說明的方式加以呈現(xiàn)和描述的。如下文所述，本發(fā)明可具有其它和不同的實(shí)施例，并且其許多細(xì)節(jié)可在不背離本發(fā)明的精神下對(duì)各顯而易見的方面加以修改。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為附圖和說明書本質(zhì)上是說明性的，而非限制性的。


[19]結(jié)合下述附圖，可最好地理解下文中對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述，其中特征不必要按比例繪制，而是為了最佳闡述相關(guān)特征而繪制，其中:
[20]圖1-3示出PoE結(jié)構(gòu)，其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。[21]圖4示出了本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。[22]圖5示出了從H)到PSE的數(shù)據(jù)傳輸。[23]圖6示出了從PSE到H)的數(shù)據(jù)傳輸。
具體實(shí)施例方式[24]本發(fā)明將通過符合IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PoE系統(tǒng)中PSE和H)之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖纠右悦枋?。不過，顯而易見的是，本文所披露的構(gòu)思可適用于通過網(wǎng)絡(luò)供電的任何系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。[25]圖1示出了 PoE系統(tǒng)，其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸方案。PoE系統(tǒng)包括PSE12和roi4。PSE12可與開關(guān)或集線器16相關(guān)聯(lián)，而Η)14與通過以太網(wǎng)電纜20連至開關(guān)/集線器16的受電終端站18相關(guān)聯(lián)。以太網(wǎng)電纜20包括四個(gè)雙絞線對(duì)。不過，IOBase-T和100Base-TX以太網(wǎng)系統(tǒng)只使用兩個(gè)雙絞線對(duì)以差模方式用于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸。所述雙絞線對(duì)被稱作數(shù)據(jù)線對(duì)22。被稱作備用線對(duì)24的兩個(gè)雙絞線對(duì)保持不使用。一個(gè)數(shù)據(jù)線對(duì)22提供從開關(guān)/集線器16到終端站18的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸，而另一數(shù)據(jù)線對(duì)22用于接收從終端站18發(fā)送到開關(guān)/集線器16的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。IOOOBase-T以太網(wǎng)系統(tǒng)使用所有4個(gè)雙絞線對(duì)以差模方式進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信。[26JPSE12在數(shù)據(jù)線對(duì)22之間提供標(biāo)稱48V DC。從PSE12向TO14的供電以共模方式，通過對(duì)隔離變壓器26的中間抽頭供電，施加在兩個(gè)數(shù)據(jù)線對(duì)22之間，所述隔離變壓器26用于將差分以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)連至開關(guān)/集線器側(cè)的數(shù)據(jù)線對(duì)22。Η)14接收來自隔離變壓器28的中間抽頭的供電，所述隔離變壓器28用于將差分以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)連至終端站側(cè)的數(shù)據(jù)線對(duì)22。[27]圖2示出了 PoE系統(tǒng)的另一個(gè)例子，其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸方案。在這個(gè)示例中，從PSE12向roi4的供電以共模方式作為電壓施加在兩個(gè)備用線對(duì)24之間。數(shù)據(jù)線對(duì)22用于以差模方式在開關(guān)/集線器16和受電終端站18之間傳輸和接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。[28]圖1和2所示的示例示出了終端PSE裝置，其中PSE與數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)或中繼器一致。圖1和2所示裝置中的終端PSE可支持lOBase-T，100Base-TX和IOOOBase-T以太網(wǎng)系統(tǒng)。[29]圖3示出了 PoE系統(tǒng)的另一個(gè)示例，其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸方案。該示例示出了中跨PSE裝置，其中，PSE位于鏈路段內(nèi)，明顯與介質(zhì)相關(guān)接口(MDIs)分離并且在介質(zhì)相關(guān)接口之間。中跨PSE可支持IOBase-T和100Base-TX以太網(wǎng)裝置。[30]在圖3所示的PoE系統(tǒng)中，PSE12在中跨電源插入設(shè)備28中提供，所述電源插入設(shè)備28插入在開關(guān)/集線器16和受電終端站18之間的以太網(wǎng)電纜中。PSE12以共模方式通過在兩個(gè)備用線對(duì)24之間施加電壓向Η)14供電。數(shù)據(jù)線對(duì)22用于在開關(guān)/集線器16和受電終端站18之間進(jìn)行差模以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信。[31]如在IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)中所定義的，PSE12和TO14參與H)檢測程序，在此期間PSE12探測鏈路，以檢測H)。如果檢測到PD，PSE12檢查H)檢測特征，以確定它是有效還是無效的。有效和無效的檢測特征在IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)中有定義。有效的H)檢測特征表示ro處于接受供電的狀態(tài)，而無效的ro檢測特征表示ro處于不接受供電的狀態(tài)。[32]如果所述特征是有效的，PD具有向PSE呈現(xiàn)分級(jí)特征的選擇，以表示在上電時(shí)會(huì)獲得多少電能?？梢詫o分級(jí)為級(jí)別ο至級(jí)別4。級(jí)別 的ro要求pse提供至少
4.0ff,級(jí)別2的ro要求PSE提供至少7.0ff,而級(jí)別O，3或4的ro要求至少15.4W。[33]根據(jù)確定的H)級(jí)別，PSE向H)提供所需的功率。當(dāng)H)已完成檢測程序并接收到供電時(shí)，IEEE802.3af協(xié)議要求獲得至少75ms的最小IOmA電流，隨后是長達(dá)250ms的可選低電流期。低電流期允許H)保存電量。因此，PSE在認(rèn)定H)的最小電流狀態(tài)之前等待至少250ms。[34]根據(jù)本發(fā)明，該250ms窗口被用于在PSE12和TO14之間提供共模數(shù)據(jù)傳輸。所述共模數(shù)據(jù)傳輸涉及通過PoE系統(tǒng)中用于電力傳輸?shù)墓材Ｍǖ涝赑SE12和Η)14之間進(jìn)行信息交換。[35]因此，在圖1所示的PoE裝置中，PSE12和TO14之間的數(shù)據(jù)傳輸可以共模方式通過兩個(gè)雙絞數(shù)據(jù)線對(duì)22進(jìn)行。在圖2和3所示的PoE裝置中，PSE12和TO14之間的數(shù)據(jù)傳輸可以共模方式通過兩個(gè)雙絞備用線對(duì)24進(jìn)行。本發(fā)明的共模數(shù)據(jù)傳輸不妨礙以差模方式進(jìn)行的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，并且不影響802.3af功率信號(hào)協(xié)議。[36]參見圖4，本發(fā)明的共模數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括與PSE12相關(guān)聯(lián)的線電壓發(fā)生器122和ro負(fù)載電流檢測儀124，以及與roi4相關(guān)聯(lián)的電壓檢測器142和可變負(fù)載144。線電壓發(fā)生器122使PSE12能夠產(chǎn)生線電壓的兩個(gè)不同值，代表要傳輸給Η)14的數(shù)據(jù)的第一和第二邏輯電平。在圖1所示的PoE裝置中，線電壓施加在用于將差分以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)連至開關(guān)/集線器側(cè)的數(shù)據(jù)線 對(duì)22的隔離變壓器26的中間抽頭之間。在H)側(cè)，電壓檢測器142確定隔離變壓器28的中間抽頭之間具有的線電壓，以檢測從PSE12接收的數(shù)據(jù)的相應(yīng)邏輯電平。在圖2和3所示的PoE裝置中，由線電壓發(fā)生器122產(chǎn)生的線電壓以共模方式施加在PSE側(cè)的備用線對(duì)24之間，并且由H)側(cè)的備用線對(duì)24之間的電壓檢測器142進(jìn)行檢測。[37]可變負(fù)載144使Η)14能夠從PSE12獲得兩個(gè)不同值的負(fù)載電流，代表要傳輸給PSE12的數(shù)據(jù)的第一和第二邏輯電平。ro負(fù)載電流檢測儀124允許PSE12來測量H)負(fù)載電流，以便檢測從roi4接收的數(shù)據(jù)的相應(yīng)邏輯電平。在圖1所示的PoE裝置中，ro負(fù)載電流通道以共模方式提供在數(shù)據(jù)線對(duì)22之間，而在圖2和3所示的PoE裝置中，ro負(fù)載電流通道以共模方式提供在備用線對(duì)24之間。[38]根據(jù)本發(fā)明的共模數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，可由Η)14啟動(dòng)信息交換，將需要的信息傳輸給PSE12。例如，剛接收到供電的roi4可以將64位序號(hào)傳輸至PSE12，以識(shí)別其本身。為了提供數(shù)據(jù)傳輸，PD12可調(diào)整其負(fù)載電流在閾值電平之上和之下。[39]例如，如上所述，IEEE802.3af協(xié)議要求Η)14獲得至少75ms的最小IOmA電流，隨后是長達(dá)250ms的低電流期。因此，PD14可以獲得75ms大于IOmA的負(fù)載電流，以滿足IEEE802.3af要求，然后以相當(dāng)于要傳輸給PSE12的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式，交替獲得大于IOmA或小于IOmA的負(fù)載電流。例如，大于IOmA的負(fù)載電流可對(duì)應(yīng)邏輯“ 1”，而小于5mA的負(fù)載電流可對(duì)應(yīng)邏輯“O”。[40]通過在250ms低電流窗口期間調(diào)整其靜態(tài)電流到IOmA閾值電平之上和之下，roi4可傳輸序列數(shù)據(jù)流至PSE12。在250ms窗口中傳輸?shù)奈粩?shù)與數(shù)據(jù)傳輸速率成比例。傳輸位數(shù)的上限代表共模數(shù)據(jù)傳輸信道的承載能力。例如，在300波特的數(shù)據(jù)傳輸速率下，高達(dá)75位可在250ms窗口中傳輸。[41]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，Η)14可在窗口期間傳輸數(shù)據(jù)，所述窗口由IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)確定的過載時(shí)限Twui限定，其中規(guī)定如果PSE的輸出電流Ipqkt超過過載電流檢測范圍1t的時(shí)間長于過載時(shí)限T_，則PSE應(yīng)從電源接口(PI)切斷電源。過載時(shí)限的最小值為50ms。在這段時(shí)間，PD14可以通過將負(fù)載電流調(diào)整至1t之上或之下來傳輸數(shù)據(jù)。[42JPSE12可通過暫時(shí)使線電壓降至低于標(biāo)稱48V的水平，然后使電壓恢復(fù)到其標(biāo)稱值，來確認(rèn)接收到來自ro的數(shù)據(jù)。然后，PSE12可通過交替提供兩個(gè)不同值的線電壓，來進(jìn)行向roi2的數(shù)據(jù)傳輸。不同于來自roi4的數(shù)據(jù)傳輸，其中傳輸位數(shù)受制于250ms窗口，PSE12可以無限期地傳輸數(shù)據(jù)。[43]例如，在向Η)14供電后，PSE12可將線電壓保持在IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)要求的44V最小電平之上。在接收到從roi4傳輸?shù)臄?shù)據(jù)之后，PSE12可將線電壓調(diào)整在48V和38V之間，以代表要傳輸給roi4的數(shù)據(jù)的邏輯"I"和邏輯〃0〃。[44]符合IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)的H)要求保持運(yùn)行，直到線電壓降至至少37V，以允許在ro獲得最大電流時(shí)互聯(lián)電纜上的電壓降。如果在從pse的數(shù)據(jù)傳輸期間，ro保持其負(fù)載電流低，例如，在IOmA水平，電纜上的電壓降與最大350mA負(fù)載電流水平時(shí)的電壓降相比會(huì)是最小。結(jié)果，代表邏輯"0〃由PSE提供的38V線電壓會(huì)在Η)14保持高于37V最大關(guān)閉電壓。[45]因此，在從PSE12的數(shù)據(jù)傳輸期間，PD14必須使其負(fù)載電流保持在低水平。如果在正常運(yùn)行期間ro獲得大量的電能(例如，對(duì)于包括高功率無線電發(fā)射機(jī)的無線接入點(diǎn)的情況)，可能需要延遲接通大部分電路，直到數(shù)據(jù)傳輸完畢。[46]本發(fā)明的共模數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議可被，例如，能夠提供高于IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)所需功率的高功率PSE使用。利用數(shù)據(jù)傳輸給PSE，ro可將自身識(shí)別為設(shè)備，請(qǐng)求比通常PSE所要求提供的功率更高的功率。如果接收ro數(shù)據(jù)的PSE是高功率PSE，它通過發(fā)送數(shù)據(jù)確認(rèn)對(duì)較大功率的請(qǐng)求來應(yīng)答ro數(shù)據(jù)，并提供ro所需的功率。[47]如果使用共模數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的PD連接至不能理解共模數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)PSE，則傳統(tǒng)pse繼續(xù)向ro供電，但不應(yīng)答由ro傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。在這種情況下，PD認(rèn)識(shí)到pse不支持共模數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，并且如果合適的話調(diào)整其運(yùn)行，以便與傳統(tǒng)PSE —起工作。[48]類似地，如果結(jié)合共模數(shù)據(jù)傳輸電路的PSE向ro供電，并且沒有從ro接收到任何數(shù)據(jù)，則PSE識(shí)別出相應(yīng)的ro是傳統(tǒng)PD，它不支持共模數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，并且所述ro可能立即開始提取全負(fù)載電流，這會(huì)使PSE傳輸協(xié)議失效。在這種情況下，PSE制止向ro傳輸數(shù)據(jù)。只要PSE不使線電壓降至44V最小電平之下，PD就能夠繼續(xù)其正常運(yùn)行。[49]圖5和6示出了本發(fā)明共模數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的示例性實(shí)施。參見圖5，當(dāng)TO14必須向PSE12傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，由ro控制器140提供的傳輸數(shù)據(jù)控制由PSE12提供的48V電壓所提供的可變負(fù)載144，以使可變負(fù)載144能夠以兩種模式運(yùn)行?？刂破?40可以是TO14外部或內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理單元。[50]例如，為了響應(yīng)要傳輸給PSE12的數(shù)據(jù)序列中的邏輯"0"，可變負(fù)載144以第一運(yùn)行模式運(yùn)行，其中它的靜止負(fù)載電流I,保持在小于5mA的水平。為了響應(yīng)要傳輸給PSE12的數(shù)據(jù)序列中的邏輯"I"，可變負(fù)載144由開關(guān)SI切換到第二運(yùn)行模式，其中額外的負(fù)載，例如電阻跨接在線上，以便從PSE12獲得額外的負(fù)載電流Ib。在第二運(yùn)行模式中，總維護(hù)負(fù)載電流Iq+Ib可能高于IOmA的水平。[51]PSE12上的H)負(fù)載電流檢測儀124可包括電阻Rl和比較器126。電阻Rl用于將由roi4維護(hù)的負(fù)載電流轉(zhuǎn)化成代表負(fù)載電流值的電壓。通過電阻Rl的電壓由比較器126與參考電壓Vi1作比較，以檢測從roi4接收的數(shù)據(jù)的邏輯電平。參考電壓Vi1和電阻Rl的值是預(yù)選的，以區(qū)分從roi4接收的數(shù)據(jù)的邏輯電平。例如，Rl=0.50hm，而Vref.dmV。接收到的數(shù)據(jù)可提供給PSE控制器130，它可以是PSE12外部或內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理單元。[52]參見圖6，當(dāng)PSE12向Η)14傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，提供傳輸數(shù)據(jù)的PSE控制器130控制開關(guān)S2，以在兩種運(yùn)行模式之間切換線電壓發(fā)生器122。例如，為了響應(yīng)傳輸數(shù)據(jù)中的邏輯〃0〃，線電壓發(fā)生器122在第一運(yùn)行模式下運(yùn)行，以產(chǎn)生38V線電壓。為了響應(yīng)邏輯〃1〃，線電壓發(fā)生器122被切換至第二運(yùn)行模式，其中額外的IOV電壓連至其輸出端，以產(chǎn)生48V線電壓。[53JPD14上的電壓檢測器142可以包括比較器146，和由電阻R2和R3構(gòu)成的分壓器，所述電阻被選定以將提供的線電壓分成預(yù)定值。比較器146將分壓器輸出端的電壓和預(yù)定的參考電壓\&2作比較，以檢測從PSE12接收到的數(shù)據(jù)的邏輯電平。參考電壓Vm1和電阻R2和R3的值是預(yù)選的，以區(qū)分從PSE12接收的數(shù)據(jù)的邏輯電平。例如，R2=35k0hm，R3=lk0m，和VMf.2=1.2V。接收到的數(shù)據(jù)可提供給PD控制器140。[54]前述說明示出并描述了本發(fā)明的各個(gè)方面。此外，本發(fā)明僅僅示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可用于各種其它組合、修改和環(huán)境，并且能夠在本文所述的發(fā)明構(gòu)想的范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)和/或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)和知識(shí)進(jìn)行變化或改動(dòng)。[55]上文中描述的實(shí)施例進(jìn)一步用于解釋實(shí)施本發(fā)明的最佳模式，并且可使本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠以該實(shí)施例，或其它實(shí)施例，以及特定應(yīng)用或使用本發(fā)明所需的各種改動(dòng)來使用本發(fā)明。[56]因此，本說明書并非試圖將本發(fā)明限制于本文公開的形式。另外，所附權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被解釋為包括可替換的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng),包括: 用于從供電設(shè)備(PSE)向用電設(shè)備(PD)供電的雙絞線對(duì)鏈路，所述雙絞線對(duì)鏈路被設(shè)置成用于以差模方式進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸，和 數(shù)據(jù)通信電路，所述數(shù)據(jù)通信電路被設(shè)置成用于以共模方式在雙絞線對(duì)鏈路的兩對(duì)線之間提供所述PSE和所述PD之間的數(shù)據(jù)通信，以便避免干擾以差模方式在所述雙絞線對(duì)鏈路上進(jìn)行的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述PSE被設(shè)置成參與檢測程序以便檢測所述PD，并且當(dāng)完成所述檢測程序時(shí)提供與所述ro的數(shù)據(jù)通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述ro被設(shè)置成支持以共模方式進(jìn)行的與所述PSE的數(shù)據(jù)通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中通過與所述PoE系統(tǒng)相關(guān)的以太網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)由所述雙絞線對(duì)鏈路的兩對(duì)線以差模方式提供以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述ro被設(shè)置成在所述ro接收到來自所述PSE的供電后啟動(dòng)與PSE的數(shù)據(jù)通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述ro被設(shè)置成在由IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義的低電流周期期間啟動(dòng)與所述PSE的數(shù)據(jù)通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述ro被設(shè)置成啟動(dòng)與所述PSE的數(shù)據(jù)通信以識(shí)別其自身。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述ro被設(shè)置成向所述PSE傳輸數(shù)據(jù)以確定所述PSE是否能夠提供比IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)所要求的功率需量更高的功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述PSE被設(shè)置成向所述H)傳輸數(shù)據(jù)，以確認(rèn)能夠提供比IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)所要求的功率需量更高的功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述ro包括可變負(fù)載，用于在第一運(yùn)行模式從所述PSE提取第一電流值和在第二運(yùn)行模式從PSE提取第二電流值，所述第一和第二電流值對(duì)應(yīng)于待傳輸至所述PSE的數(shù)據(jù)信號(hào)的相應(yīng)邏輯電平。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述ro還包括電壓檢測器，所述電壓檢測器用于檢測第一和第二電壓電平，所述第一和第二電壓電平對(duì)應(yīng)于從所述PSE傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)的相應(yīng)邏輯電平。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述電壓檢測器包括比較器，所述比較器用于將從所述PSE接收到的信號(hào)的電壓電平與參考電壓作比較，以檢測從所述PSE傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)的邏輯電平。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述PSE包括電壓發(fā)生器，所述電壓發(fā)生器用于產(chǎn)生第一和第二電壓電平，所述第一和第二電壓電平對(duì)應(yīng)于待傳輸至ro的數(shù)據(jù)信號(hào)的相應(yīng)邏輯電平。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述PSE還包括電流檢測儀，所述電流檢測儀用于檢測由ro提取的電流值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述PSE還包括電流-電壓變換器，用于產(chǎn)生代表由電流檢測儀檢測到的電流值的電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述PSE還包括比較器，所述比較器用于將所產(chǎn)生的電壓和參考電壓作比較，以確定從ro傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)的邏輯電平。
17.一種在以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)中ro和PSE之間的數(shù)據(jù)通信方法，所述方法包括以下步驟: 在被設(shè)置成用于以差模方式傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的雙絞線對(duì)鏈路上從所述PSE向所述ro供電，和 以共模方式在雙絞線對(duì)鏈路的兩對(duì)線之間提供所述PSE和所述ro之間的數(shù)據(jù)通信，以便避免干擾以差模方式在所述雙絞線對(duì)鏈路上進(jìn)行的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述PSE參與檢測程序以檢測所述ro，并且當(dāng)完成所述檢測程序時(shí)提供與所述ro的數(shù)據(jù)通信。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中在由IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義的低電流周期期間啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中由所述ro傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間受限于由IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義的250ms窗口。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)通信包括從H)向PSE傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，所述數(shù)據(jù)信號(hào)具有由ro從PSE提取的運(yùn)行電流值所限定的邏輯電平。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)通信還包括從PSE向H)傳輸數(shù)據(jù)響應(yīng)，所述數(shù)據(jù)響應(yīng)具有由PSE產(chǎn)生的線電壓值所限定的邏輯電平。
全文摘要
本發(fā)明披露了以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)中用于提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娐泛头椒?，它具有供電設(shè)備(PSE)，用于向PoE鏈路供電，和連至PoE鏈路的用電設(shè)備(PD)，用于接收來自PSE的供電。所述PSE和PD以共模方式在以太網(wǎng)雙絞線對(duì)電纜的兩對(duì)線對(duì)之間彼此支持?jǐn)?shù)據(jù)通信。
文檔編號(hào)H04L12/10GK103107893SQ201310004399
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月19日
發(fā)明者D·M·德韋利, J·A·小斯汀曼 申請(qǐng)人:凌特公司