改變上電設備的功率等級的方法和裝置的製作方法

2023-10-27 06:24:42

專利名稱：改變上電設備的功率等級的方法和裝置的製作方法
改變上電設備的功率等級的方法和裝置背景技術傳統網絡一般包括從一個或多個源向一個或多個目的地發送數據分組 的數據通信設備。諸如路由器之類的數據通信設備在輸入埠處接收包含 數據和控制信息的分組，並基於分組中所包括的目的地或其它信息，將這 些分組路由到適當的輸出埠，所述輸出埠通向另一個路由器或分組的最終目的地。諸如網際網路協議上的語音(VOIP)網絡之類的某些網絡包括通過一個或多個路由器連接的諸如網際網路協議電話(IP電話)之類的多個上電設備(powered device)。這些VOIP網絡允許IP電話發送和接收音 頻、視頻、數據和作為網際網路協議信號的其它信號。VOIP網絡可以利用諸如乙太網供電(PoE)設備之類的電源對IP電 話供電。例如，IP電話通常利用具有四對雙絞線連接器(twistedpair conductor)的RJ-45連接器來連接到路由器，所述雙絞線連接器用於傳送 數據。在VOIP網絡中，PoE設備在路由器和IP電話之間注入功率，並在 RJ-45連接器的連接器上傳送功率。在使用中，電源基於IEEE 802.3af標準所定義的上電設備的功率分級 來向上電設備傳送特定功率量。在一種配置中，諸如加利福尼亞州聖何塞 的思科系統公司所製造的型號為7960G、 7961G、 7970G或者7971G-GE 的IP電話之類的IP電話各自基於電話的功率分級而在操作期間從PoE設 備接收特定功率量。發明內容諸如由思科系統公司製造的前述IP電話可以擴展有一個或多個模塊式 上電設備，例如，模塊中的插頭，模塊式上電設備為IP電話提供了額外的 功能性。在一種配置中，思科IP電話擴展模塊7914可以被附接於以上列 出的思科IP電話，並提供額外功能以允許用戶監視、管理和處理各種呼叫。例如，所述模塊可以包括按鈕，這些按鈕可以被編程為電話簿號碼(DN， directory number)、線路或快速撥號鍵。但是，在使用PoE向諸如IP電話之類的典型上電設備供電方面存在 不足。例如，如上所述，思科系統公司所製造的IP電話型號7960G、 7961G、 7970G或7971G-GE各自基於電話功率分級從PoE設備吸取設定 的功率量。該設定的功率量足以允許IP電話的操作。當插件模塊被附接於 IP電話時，如果該模塊要從PoE設備接收功率，則IP電話和該模塊的組 合功率消耗將大於所分配以允許IP電話自身操作的功率量。因此，插件模 塊一般由本地電源供電並且為了進行操作需要額外的設備，例如，龐大的 功率立方和塞繩(power cube and cord)。另外，所述模塊必須位於外部電 源(例如，壁裝插座)的附近，這限制了可以使用IP電話和模塊的位置。與傳統上電設備相比，本發明的實施例是針對在設備功率增大前後用 於改變上電設備的功率等級的方法和裝置的。在操作期間，諸如IP電話之 類的第一上電設備經由PoE設備從電源接收功率。在第一上電設備檢測到 與諸如IP電話模塊之類的第二上電設備的連接時，第一上電設備向電源發 送分級信號。基於該分級信號，電源執行上電設備分級過程以例如根據 IEEE 802.3af標準對上電設備重新劃分等級，並將增大的功率量提供給第 一上電設備。第一上電設備又將該功率的一部分提供給第二上電設備。第 二上電設備因而直接從第一上電設備接收功率，並且不需要額外的設備以 進行操作。本發明的一個實施例涉及一種由第一上電設備向第二上電設備供電的 方法，其中，第一上電設備被配置為基於由第一上電設備提供給電源的第 一分級信號、經由通信介質從電源接收第一功率量。該方法包括檢測第 二上電設備與第一上電設備的電耦接並基於該第二上電設備的電耦接向電 源提供第二分級信號。該方法還包括基於第二分級信號經由通信介質從 電源接收第二功率量，第二功率量大於第一功率量，並且將第二功率量的 一部分提供給第二上電設備。在這種配置中，第二上電設備例如通過PoE 機制直接從第一上電設備接收功率。其結果是，第二上電設備不需要諸如 龐大的功率立方和塞繩之類的額外設備以進行操作。在一種配置中，上電設備被配置為基於由電源提供給上電設備的第一 分級信號、經由通信介質從電源接收第一功率量。上電設備可操作以檢測 模塊式上電設備與該上電設備的電耦接，並基於該模塊式上電設備的電耦 接向電源提供第二分級信號。上電設備還可操作以基於第二分級信號經由 通信介質從電源接收第二功率量，其中第二功率量大於第一功率量，並將 第二功率量的一部分提供給模塊式上電設備。本發明的一個實施例涉及一種由電源向上電設備供電的方法。該方法 包括向上電設備提供第一功率量並從上電設備接收分級信號，該分級信號 表示對第二功率量的請求，其中，第二功率量大於第一功率量。該方法還包括執行上電設備分級過程以檢測(i)上電設備的功率分級和(ii)與上 電設備的功率分級相對應的第二功率量，並向上電設備發送第二功率量。 在這種配置中，電源可以動態地改變上電設備的功率分級並向上電設備提 供與該分級相對應的功率量。這樣，上電設備的配置使得IP電話插件模塊 可被連接到例如關聯IP電話並從關聯IP電話接收功率。在一種配置中，電源被配置為向上電設備供電，該電源具有控制器， 該控制器被配置為向上電設備提供第一功率量並從上電設備接收分級信 號，該分級信號表示對第二功率量的請求，其中，第二功率量大於第一功 率量。電源還被配置為執行上電設備分級過程以檢測(0上電設備的功率 分級和(ii)與上電設備的功率分級相對應的第二功率量，並向上電設備 發送第二功率量。


從對附圖所示的本發明特定實施例的以下描述中，將清楚了解本發明 的前述和其它目的、特徵和優點，在附圖中，相似標號指示所有不同示圖 中的相同部分。附圖不一定成比例，而將重點放在例示本發明的原理上。圖1圖示了根據本發明一個實施例的數據通信網絡的框圖。圖2是圖示出根據本發明一個實施例、由第一上電設備執行的用於向 電連接的第二上電設備供電的過程的流程圖。圖3圖示了根據本發明一個實施例的、圖1的數據通信網絡的示意圖。圖4是圖示出根據本發明一個實施例在利用共模通信向電源提供分級 信號時由第一上電設備執行的過程的流程圖。圖5是圖示出根據本發明一個實施例在通過將電流調製為過電流條件來向電源提供分級信號時由第一上電設備執行的過程的流程圖。圖6是圖示出根據本發明一個實施例在通過將電流調製為欠電流條件 來向電源提供分級信號時由第一上電設備執行的過程的流程圖。圖7是圖示出根據本發明一個實施例在利用自動協商來向電源提供分 級信號時由第一上電設備執行的過程的流程圖。
具體實施方式
本發明的實施例是針對用於改變上電設備的功率等級的方法和裝置 的。在操作期間，諸如IP電話之類的第一上電設備從電源接收功率。在該 上電設備檢測到與諸如IP電話模塊之類的第二上電設備或模塊式上電設備 的連接的情況下，第一上電設備向電源發送分級信號。基於該分級信號， 電源例如根據IEEE 802.3af標準來執行上電設備分級過程，以重新劃分第 一上電設備的等級，並向第一上電設備提供增大的功率量。第一上電設備 又向模塊式上電設備提供功率的一部分。模塊式上電設備因而直接從第一 上電設備接收功率，而不需要額外的設備以進行操作。圖1圖示了根據本發明一個實施例的數據通信網絡或系統10的框 圖。如圖所示，網絡10包括電源12、第一上電設備14以及第二或模塊式 上電設備16，上電設備16電耦接到第一上電設備14。網絡10可以被配 置為允許諸如IP電話之類的上電設備14、 16發送和接收音頻、視頻和作 為網際網路協議信號的其它數據信號的網際網路協議上的語音(VOIP)網絡。 VOIP網絡還可以利用功率注入或者乙太網供電(POE)設備來對上電設 備14、 16供電。例如，在網絡10中，電源12與第一和第二上電設備 14、 16交換數據信號，並向第一上電設備14發送功率信號，並且還經由 第一上電設備14向第二上電設備16發送功率。在一種配置中，電源12被配置為經由一個或多個埠在操作期間向一個或多個上電設備供電的諸如路由器、交換機或集線器之類的數據通信設備的子系統。例如，電源12經由諸如乙太網通信所通用的類別5/6未屏 蔽雙絞線電纜之類的多導體對電纜15來連接到第一上電設備14，並經由 電纜15向設備14提供數據和功率信號這兩者。電源12包括諸如 LTC4259A-1 Quad IEEE 802.3af乙太網上功率控制器(加利福尼亞州密爾 必達市的Linear Technology公司)之類的控制器13，控制器13被配置為 執行上電設備分級過程以對所附接的上電設備提供適當的功率量。例如， 控制器13可以基於由第一上電設備14發送的分級信號23來識別第一上電 設備14或者第一上電設備14和一個或多個模塊式上電設備16的組合的 IEEE 802.3af功率分級。在基於信號23來劃分上電設備14的等級之後， 電源12向其發送諸如功率信號21之類的適當功率量。在一種配置中，電源12的控制器13可以配置有諸如附錄所呈現的查 找表，所述査找表使得電源12可以執行上電設備分級過程。例如，當電 源12從第一上電設備14接收作為分級信號23的8mA的電流時，控制器 13在呈現為表1的上電設備分級表中執行査找，以對第一上電設備14確 定適當的功率分級。根據表l，基於8mA分級信號23，控制器13可以將 第一上電設備14劃分為第1等級設備。控制器13隨後可以在呈現為表2 的功率傳遞表中執行查找，以基於其分級來確定適當的功率量21用以傳 遞到第一上電設備14。例如，根據作為第1等級設備的第一上電設備14 的分級，電源12可以向第一上電設備14傳遞最少4.0瓦特的功率。電源 12還可以被配置為將分級信號23僅用於功率預算(即，跟蹤在任意時刻 其可以提供的功率)，以使能大於預設最大值的功率級別的傳遞。諸如IP電話之類的第一上電設備14包括負載18和分級電路20。負 載18包括與上電設備14相關聯的上電元件，這些上電元件需要某個功率 量以用於操作。例如，負載18可以包括顯示屏、揚聲器、狀態燈或者語 音變換器或麥克風。分級電路20被配置為生成分級信號23以用於發送到 電源12。基於所生成的分級信號23，第一上電設備14從電源12接收特 定功率量。在一種配置中，分級信號23可以識別第一上電設備14自身或 者第一上電設備14與電耦接的一個或多個模塊式上電設備16的組合的IEEE 802.3af功率分級。例如，當模塊式上電設備16電耦接到第一上電設 備14時，第一上電設備14發送分級信號23以指示第一上電設備14的分 級的變化，並請求增大由電源12提供的功率量。這種增大可以是虛擬增 大，因為電源12可以被設計為提供等於或大於根據IEEE 802.3af標準對特 定功率等級定義的量的最小功率量，並且電源12可以將來自第一上電設 備14的分級信號23用於功率清算目的(即，在首先使能第一上電設備14 改變其功率需求並在稍後通知電源12的情況下，確定有多少功率留給了 多埠 POE使能的乙太網交換機上的其它附接設備)。當第一上電設備 14從電源接收到增大的功率量時，設備14將功率的一部分傳遞到模塊式 上電設備16。雖然第一上電設備14可以是來自任何IP電話製造商的任何 IP電話，但是在一種配置中，第一上電設備14被配置為由加利福尼亞州 聖何塞的思科系統公司製造的IP電話，例如，型號7960G、 7961G、 7970G或者7971G-GE。模塊式上電設備16被配置為例如通過電纜17來電耦接到第一上電設 備14，以增強設備14的功能性。例如，在模塊式上電設備16為IP電話 擴展模塊的情況下，設備16包括諸如顯示屏、揚聲器或者一個或多個狀 態燈之類的負載22，負載22需要某個功率量以用於操作。模塊式上電設 備16還包括連接電路24，連接電路24被配置為向第一上電設備14的分 級電路20發送連接信號25。基於連接信號25的存在與否，第一上電設備 14可以檢測是否存在與模塊式上電設備16的連接，並且響應於檢測到模 塊式上電設備16的存在，發起分級信號23向電源12的發送以指示第一上 電設備14的分級的變化。雖然第二上電設備16可以是來自任何IP電話制 造商的任何IP電話擴展模塊，但是在一種配置中，模塊式設備16是包括 附加的可編程按鈕和顯示器的思科IP電話擴展模塊7914。在使用中，當第一上電設備14起初被耦接到電源12時，設備14的分 級電路20生成第一分級信號，並將該分級信號發送到電源12。例如，在 一種配置中，分級電路20生成作為分級信號23的電流，例如8mA的電 流。在接收到分級信號23之後，電源12的控制器13執行上電設備分級過 程，以例如根據IEEE 802.3af功率分級協議來劃分第一上電設備14的等級。基於分級結果，電源12向第一上電設備14發送與第一上電設備14的 功率分級相對應的最小功率量。在電源12執行初始功率分級過程並基於該分級向第一上電設備14提 供功率21之後，在一種配置中，電源12並不針對上電設備14的功率需求 的變化而監視上電設備14。在這種配置中，第一上電設備14和電源12彼 此聯合地操作，以在一個或多個第二上電設備16被附接到設備14時驗證 設備14的功率分級的變化。作為這種變化的結果，電源12可以增大傳遞 到第一上電設備的功率量。圖2是圖示出由第一上電設備14執行的用於 向電連接的第二上電設備16供電的過程的流程圖100。在步驟102中，第一上電設備14檢測第二上電設備16與第一上電設 備14的電耦接。例如，分級電路20被配置為檢測是否存在由模塊式上電 設備16生成的連接信號25。當模塊式上電設備16經由電纜17電耦接到 第一上電設備14時，模塊式上電設備16的連接電路24生成連接信號25 並向第一上電設備14發送該信號。在這種情況下，分級電路20將經由該 連接信號檢測到模塊式上電設備16的連接。連接信號生成和檢測處理的 一個實施例的細節將在以下針對圖8來描述。在步驟104中，第一上電設備14基於第二上電設備16的電耦接來向 電源12提供第二分級信號23。在一種配置中，第一上電設備14的分級電 路20向電源12發送第二分級信號23以使得電源12利用上電設備分級過 程來重新劃分第一上電設備14的等級。基於該重新分級，電源12可以向 第一上電設備14提供增大的功率量21。關於分級信號23和上電設備分級 過程的各個實施例的細節將在以下例如針對圖4-7來提供。在步驟106中，第一上電設備14基於第二分級信號23從電源12接收 第二功率量21，其中，第二功率量大於第一功率量。例如，第一上電設備 14經由雙絞線電纜15、通過與電源12相關聯的PoE設備來接收增大的功"在步驟108中，第一上電設備14向第二上電設備16提供第二功率量 21的一部分。其結果是，模塊式上電設備16直接從第一上電設備14接收 功率以用於操作。結果，模塊式上電設備16不需要額外的設備(例如龐大的功率立方和塞繩)以進行操作。另外，模塊式上電設備16不必為了操作而位於諸如壁裝插座之類的外部電源的附近。如上所示，當第一上電設備14檢測到與第二上電設備16的電連接 時，第一上電設備14向電源12提供分級信號以使得電源12調整第一上電 設備14的功率分級，並向設備14提供額外功率。當模塊式上電設備16可 以附接到第一上電設備14時存在以下兩種情形當第一上電設備"關斷(off)"並且不從電源12接收功率時，或者當第一上電設備"開啟(on)"並且從電源12接收功率時。第一上電設備14和模塊式上電設備 16被配置為允許在任一種情形中對第一上電設備14進行重新分級。圖3圖示了第一和第二上電設備14、 16的一個實施例，該實施例在 第一上電設備14為"關斷"且尚未由電源12分級或者不從電源12接收功 率時允許第二或模塊式上電設備16連接到第一上電設備14。如圖所示，第一上電設備包括分級電路20，分級電路20 (僅通過示 例)包括被配置為將電壓轉換為電流的運算放大器30、被配置為分壓器的 電阻器35、 36、第一分級電阻器(RCLASS1) 38和場效應電晶體(FET)門40。第二上電設備16包括連接電路24，該連接電路24包括被 配置為分壓器的電阻器37、 38、 FET門44、第二分級電阻器(RCLASS2) 46以及手動操作或電操作的開關48。在一種配置中，分級 電路20可以被實現為LTC4257-1 IEEE 802.3af乙太網接口上的功率控制器(加利福尼亞州密爾必達市的Linear Technology公司)。齊納基準電路或 其它電路也可以用作分級電路20的一部分。另外，本領域普通技術人員 將會了解，開關48可以被配置為(例如，替代為)硬短路(hard short)、軟體開關或者硬體和軟體的任意等效組合。在第一上電設備14為"關斷"的情況下，模塊式上電設備16經由電 纜21連接到第一上電設備14，隨後第一上電設備14被激活。 一旦被激活("開啟")，電源12就向第一上電設備14提供初始電壓以允許設備14 發起上電設備分級過程。例如，當"開啟"時，電源12向設備14的分級 電路20提供17V的初始電壓。分壓電阻器35、 36將此電壓分成兩半以使 得運算放大器30在輸入"+ "處接收到8.5V。其結果是，運算放大器30提供8.5V信號作為節點50處的基準電壓，並建立FET 40內的電流52， 該電流52等於節點50處的基準電壓除以第一分級電阻器38的電阻。此外，當第一上電設備14被激活時，在第二上電設備16內通過分壓 電阻器37、 38向FET門44施加電壓。在一種配置中，當開關48被接合 (例如，關閉)時，諸如17V的電壓之類的電壓被施加到電阻器37、 38。施加電壓的結果是，門44從關閉狀態(closed state)轉移到打開狀態 (opened state)，從而允許電流流經第二分級電阻器46。照此，第二分級 電阻器46被布置成與設備14的第一分級電阻器38並聯，以增大FET 40 內的電流52。在這種配置的情況下，流經FET 40的電流量等於節點50處 的基準電壓(Vref)除以第一分級電阻器38的電阻和節點50處的基準電 壓除以第二分級電阻器46的電阻的總和(例如，Vref/RCLASS1 + Vref /RCLASS2)。換而言之，電阻器46減小了在運算放大器30的相加節點 50處的總電阻，並且增大了在分級過程期間流經門40的電流52。該增大 的電流被作為分級信號23提供給電源12，從而使得電源12將第一上電設 備14劃分為不同的功率等級，並且向其提供額外的功率量。關於由電源12執行的功率分級過程，在一個示例中，假設當第一上 電設備14被連接到模塊式上電設備16時，16mA的電流52流經門40。基 於該電流52 (例如，在電流52被用作分級信號23的情況下)並且根據附 錄中提供的表，電源12將第一上電設備14 (例如，第一上電設備14和第 二上電設備16的組合)劃分為第2等級上電設備。其結果是，電源12可 以向第一上電設備14提供最小值7.0W。如上所述，當第一上電設備14為"關斷"且不從電源12接收功率 時，模塊式上電設備16可以被附接到第一上電設備14。當第一上電設備 14檢測到模塊式上電設備16電耦接到第一上電設備14時，第一上電設備 14於是向電源12提供分級信號23，以使得電源12重新劃分第一上電設備 14的等級並向設備14提供額外功率。在另一種配置中，當第一上電設備 為"開啟"且從電源12接收功率時，模塊式上電設備16可以被附接到第 一上電設備14。在一種配置中，為了在第一上電設備14為"開啟"的情況下當模塊式上電設備16被附接到第一上電設備14時向電源12發送分級信號，第二 上電設備16可以配置有復位功能。例如，當模塊式上電設備16電連接到 第一上電設備14時，設備16可以從第一上電設備14吸取最小的功率量， 以允許例如通過開關的致動或者向第二上電設備16鍵入代碼來激活復位 功能。這樣的激活使得第一上電設備14和/或模塊式上電設備16經歷功率 循環過程(例如，功率下降隨後功率上升)並且發起新的檢測和分級循 環，如以上針對圖2來描述的。這允許在用戶選擇時在用戶控制之下的適 當且受控的功率循環處理以及數據速度和功率需求的重配置。在另一種配置中，當在第一上電設備14為"開啟"的情況下模塊式 上電設備16被附接到第一上電設備14時，為了從電源12請求額外功率， 第一上電設備14可以利用共模通信或者電流調製。關於共模通信的細節 記載在序列號為No._/—,—、標題為"Inline Power-Based Common Mode Communication in a Wired Data Telecommunications Network (在有線數據 電信網絡中的基於內聯功率的共模通信)"的美國專利申請中，該申請的 內容通過引用而全部結合於此。圖4是圖示出在使用電流調製向電源12提供分級信號23時由第一上 電設備14執行的過程的流程圖140。在步驟142中，當使用共模通信時，第一上電設備14對從電源12吸 取的電流進行調製，其中，調製後的電流表示對額外的功率量的請求。在 一種配置中，上電設備14在設定的上限和下限之間調製電流。例如，上 限可以被設置在過電流(over current)閾值以下，並且下限可以被設置在 欠電流(under current)閾值以上，以防止電源12無法檢測設備14的故 障。對電流的調製生成了一系列脈衝，以形成表示對來自電源12的額外 功率的請求的"代碼"。例如，假設上電設備14從電源吸取50ma的電 流。在這種情況下，上電設備14可以在每調製周期10msec的持續時段內 且總共在三個周期內通過在55ma和45ma之間調製電流來向電源12提供 三個電流"脈衝"。在步驟144中，上電設備14與電源12交換作為分級信號23的調製後 電流。例如，調製後電流在電纜15上被交換。交換的結果是，電源12可以對脈衝的模式進行解碼，以檢測對額外功率的請求。在一種配置中，電源12可以配置有査找表，該查找表提供了電源12所接收的脈衝的數目和 持續時段與要被提供給第一上電設備14的相應功率量之間的對應關係。 例如，當電源12接收到在每調製周期10msec的持續時段內被調製在 55ma和45ma之間的三個調製電流周期時，査找表可以指示出此模式對應 於第一上電設備14對額外3W的功率的需求。在另一種配置中，當在第一上電設備14為"開啟"的情況下模塊式 上電設備16被附接到第一上電設備14時，第一上電設備14可以將電流調 制為過電流條件，並且與電源12交換作為分級信號23的過電流。傳統的 電源被配置為在特定時間間隔(例如，10msec的間隔)內在上電設備中檢 測過電流條件(例如，電流吸取(draw of current)大於預定閾值)，以檢 測設備的短路或故障。當過電流條件被檢測到時，電源12通常停止向上 電設備14供電。應當注意，IEEE 802.3af標準要求在功率被施加之後過電 流界限被設計在350ma和400ma之間。當所吸取的電流的幅度超過這個最 大電流時，通常對於在50-75msec之間的指定時間為375ma閾值，並且通 常中心位於中間63msec處，則因為檢測到錯誤而切斷功率。在本實施例 中，在許多周期中，在被指定在預定的時間間隔處的、遠小於最小50msec 的時間內該閾值被超過，從而指示需要增大和/或降低功率需求或者使得電 源12的控制器可以檢測這種變化以執行用軟體算法中定義的功率重新預 算過程。本發明的上電設備14通過在小於預定閾值的持續時段內將電流 調製到過電流條件來利用電源12的現有配置。照此，電源12可以檢測上 電設備14中的過電流條件，而無需作為設備14的短路或故障來檢測過電 流條件。照此，第一上電設備14可以向電源12傳達對額外功率的要求， 而無需電源12包括額外的電路。圖5是圖示出在使用過電流調製向電源12提供分級信號時由第一上 電設備14執行的過程的流程圖150。在步驟152中，第一上電設備14將電流調製為過電流值，且在小於 過電流持續時段閾值的時間間隔上。過電流值指示了上電設備14中的過 電流條件。該電流調製生成了一系列脈衝，以形成表示對來自電源12的額外功率的請求的"代碼"。在一種配置中，過電流值比第一上電設備14 針對其預先建立的功率分級而吸取的電流量大預定的百分比。例如，如果第一上電設備14從電源12吸取100ma，則電流可以具有110ma的過電流 值以使得該過電流值比第一上電設備所吸取的電流量大10%。在調製時， 第一上電設備14在小於持續時段閾值的時間間隔內或者與電源12相關聯 的預設時間間隔內"脈動地調節"("pulse")過電流信號。例如，假設 如果電源12在大於10ms的時間段(例如，過電流持續時段閾值)內檢測 到上電設備14中的過電流條件，則電源12被配置為停止向上電設備14傳 遞功率。照此，上電設備14可以對電流進行調製，以按10msec的間隔生 成針對電源12的三個過電流信號且每個達5msec的持續時段。在步驟154中，第一上電設備14與電源12交換作為分級信號的電 流。交換的結果是，電源12可以對過電流信號的脈衝的模式進行解碼， 以檢測對額外功率的請求。在一種配置中，電源可以配置有查找表，該查 找表提供了所接收的過電流脈衝的數目和持續時段與要被提供給第一上電 設備14的功率量之間的對應關係。例如，當電源12接收到按10msec的 間隔且每個達5msec的持續時段的三個過電流信號時，查找表可以指示此 模式對應於第一上電設備14對額外的3W功率的需求。在另一種配置中，當在第一上電設備14為"開啟"的情況下模塊式 上電設備16被附接到第一上電設備14時，為了從電源12請求額外功率， 第一上電設備14可以將電流調製為欠電流值，以生成分級信號。傳統電 源被配置為當欠電流條件在設備中存在達特定時間間隔時(例如，當設備 所吸取的電流落在最小閾值以下時)，連續地向上電設備供電。例如在 IEEE 802.3af標準下，當上電設備所吸取的DC電流降到最小值5ma以下 達近似60msec的時間段時，電源將繼續向上電設備供電。電源的這種配 置允許低功率設備在其吸取小於所需的5ma電流的情況下維持與電源的功 率連接。但是，本發明的上電設備14周期性地調製電流，以向電源12指 示第一上電設備14需要由模塊式設備16的附加所引起的額外功率。照 此，第一上電設備14可以與電源12通信以傳達對額外功率的需求，而無 需電源12包括額外電路。換而言之，第一上電設備14利用電源12的現有配置來傳達對額外功率的需求。
圖6是圖示出當使用欠電流調製向電源12提供分級信號時由第一上
電設備14執行的過程的流程圖160。
在步驟162中，上電設備14將電流調製為欠電流值，其中，欠電流 值接近零安培(例如，其中欠電流值基本上等於零)。在一種配置中，欠 電流可以具有小於第一上電設備14針對其預先建立的功率分級而吸取的 電流量的值。例如，如果第一上電設備14從電源12吸取10ma，則欠電流 值可以是lma或者2ma。另外，在一種配置中，第一上電設備14在小於 持續時段閾值或者預設時間間隔的時間間隔內將欠電流信號"脈動地傳 送"("pulse")到電源12。例如，第一上電設備14可以按10msec的間 隔且每個達5msec的持續時段地向電源12發送三個欠電流信號。
在步驟164中，上電設備14與電源12交換作為分級信號的電流。交 換的結果是，電源12可以對欠電流信號的脈衝的模式進行解碼，以檢測 對額外功率的請求。在這樣的交換期間，設備14利用本地電容器上的可 用電荷或者某個輔助電源來保持上電。在一種配置中，電源12可以配置 有査找表，該查找表提供了所接收的欠電流脈衝的數目和持續時段與要被 提供給第一上電設備14的功率量之間的對應關係。例如，當電源12接收 到按10msec的間隔且每個達5msec的持續時段的三個欠電流信號時，查 找表能夠指示此模式對應於第一上電設備14對額外3W的功率的需求。
在另一種配置中，當在第一上電設備14為"開啟"的情況下模塊式 上電設備16被附接於第一上電設備14時，第一上電設備14可以利用自動 協商過程來從電源12請求額外功率。自動協商是在IEEE 802.3規範中指 定的一種機制，該機制提供了在諸如交換機和IP電話之類的設備之間的經 由連接這些設備的雙絞線電纜(例如電纜15)的自動連接。
圖7圖示了流程圖170，流程圖170示出在使用自動協商向電源12提 供分級信號時由第一上電設備14執行的過程。
在步驟170中，第一上電設備14禁用與電源12的連接，例如與電源 的通信和功率連接。在一種配置中， 一旦第一上電設備14檢測到第二上 電設備16的附接，第一上電設備14就可以發出"鏈路斷開(linkdown)"標記，並迫使電源識別"鏈路斷開"標記以禁用連接。例如，當 第一上電設備14檢測到第二上電設備16的附接時，第一上電設備14可以 自動地生成"鏈路斷開"標記，以禁用與電源12的連接。或者，當第一 上電設備14檢測到第二上電設備16的附接時，設備14可以要求用戶輸入 以生成"鏈路斷開"標記。例如，第一上電設備14可以包括用戶可致動 的開關，該開關禁用與電源12的連接。當第一上電設備14檢測到第二上 電設備16的附接時，設備14可以經由顯示器將該連接通知給用戶，並命 令用戶手動地致動開關。本領域普通技術人員將會了解，雖然這個步驟可 以在設備14處在與網絡10中的其它設備交換數據的處理中時(例如，在 第一上電設備14與耦接到網絡的另一個上電設備之間的電信會話期間) 被執行，但是當所述連接變為禁用時，設備14和電源12之間的任何數據 交換都將停止，從而突然結束數據交換會話。
在步驟172中，第一上電設備14向電源發送一系列鏈路脈衝，以使 用自動協商機制來重新建立所述連接，其中，所述一系列鏈路脈衝中的至 少一個脈衝形成第二分級信號。例如，自動協商機制允許第一上電設備14 和電源12在同步過程期間使用編碼為16比特字的一系列鏈路脈衝(稱為 快速鏈路脈衝(FLP)突發)來協商數據傳輸速度和傳輸模式(例如，雙 工模式)。在一種配置中，所述一系列鏈路脈衝中的至少一個脈衝包括下 一頁比特和下一頁消息。下一頁比特在自動協商期間向電源12標識下一 頁消息的存在。下一頁消息是被形成為對下述請求進行編碼的一系列脈衝 的信號所述請求是上電設備12執行上電設備分級過程以向設備14提供 額外功率。
例如，當電源12接收到下一頁消息時，電源12可以對脈衝進行"解 碼"以檢測第一上電設備14需要額外功率。例如，電源12可以配置有査 找表，該査找表提供了下一頁消息中所提供的脈衝與要被提供給第一上電 設備14的功率量之間的對應關係。 一旦上電設備12檢測到該對應關係， 上電設備12就可以向第一上電設備14提供適當的功率量。
如上所述，第一上電設備14被配置為檢測模塊式上電設備16的附 接。在一種配置中，第一和第二上電設備14、 16各自配置有通信模塊，
22例如數字通信控制器，以允許在第一設備為"開啟"時，第一設備14檢測第二設備16的連接。例如，每個通信模塊可以被配置為在設備14、 16 被附接時經由電纜21來交換消息。照此，第一設備14可以識別第二設備 16的附接，並生成用於從電源12請求額外功率的分級信號。在另一種配置中，第一設備14包括被配置為檢測第二設備16的連接 的檢測機制。雖然這種檢測機制可以按各種方式來配置，但是圖3示出了 該檢測機制的一個實施例。例如，如圖所示，第一上電設備14的分級電 路20包括具有控制元件64的FET或門62、用作安培計的電流測量電路 60以及電耦接到電流測量電路60的檢測電路68。控制元件64響應於流經節點50的電流量而控制門62的操作。在一種 配置中，控制元件64在相對較小的電流量流經節點50時將門62維持在打 開狀態，並且在相對較大的電流量流經節點50時將門62維持在關閉狀 態。電流測量電路60被配置為測量節點50處的電流，並將電流值發送到 檢測電路68。檢測電路68被配置為將該電流值與閾值進行比較，以檢測 是否存在與第二上電設備16的連接。在使用中，在第二上電設備16不與第一設備14相連接的情況下，流 經節點50的電流量可能相對較小(例如，等同於運算放大器30的電流輸 出)。照此，控制元件64將門62維持在打開狀態，並且電流測量電路60 將流經節點50的電流測量為Vref/RCLASS1。在這種情況下，當檢測電路 68將該電流與閾值電流進行比較時，電路68可以檢測到流經節點50的電 流小於閾值電流，從而指示不存在與第二上電設備16的連接。當第二上電設備16與第一上電設備14相連接時，這種連接使得流經 節點50的電流量增大，如上所述。響應於這種增大，控制元件64關閉門 62，從而允許電流流經節點50並流經與第二上電設備16相關聯且與電阻 器38、 46 (電阻器38、 46分別與第一和第二設備14、 16相關聯)並聯配 置的檢測電阻器(RDETECT) 66。檢測電阻器66的附加增大了流經節點 50的電流。例如，電流測量電路60將流經節點50的電流測量為 Vref/RCLASS1 +Vref/RCLASS2 +Vref/RDETECT。在這種情況下，當檢測 電路68將此電流與閾值電流進行比較時，電路68可以檢測到流經節點50存在與第二上電設備16的連接。照此， 檢測電路可以使得分級電路14向電源發送分級信號以請求額外功率。雖然已經參考本發明的優選實施例具體地示出並描述了本發明，但是 本領域技術人員將會了解，在不脫離由所附權利要求限定的本發明的精神 和範圍的情況下，可以在其中進行形式和細節上的各種改變。例如，圖l指示出系統或網絡IO包括電源12、第一上電設備14和電 耦接到第一上電設備14的第二上電設備16。在一個實施例中，多個模塊 式上電設備16可以被電耦接到第一上電設備14。在這種配置中，分級電 路20可以檢測附加模塊式設備16的存在，並基於所需的額外功率需求來 向上電設備發送分級信號23。另外，電源12被描述為當第一上電設備14檢測到第二上電設備16電 耦接到其時向第一上電設備14提供額外的功率。本領域普通技術人員將 會了解，第一上電設備14也可以檢測模塊式上電設備16的去耦 (decoupling)。基於這種去耦，第一上電設備14可以向電源12發送分級 信號，以請求電源重新劃分設備14的功率分級，並提供降低的功率量以 用於操作。在另一個示例中，如上所述，當在第一上電設備14為"開啟"的情 況下模塊式上電設備16附接於第一上電設備14時，第一上電設備14可以 利用自動協商過程來從電源12請求額外功率。如針對圖7中的步驟172來 進行描述的， 一旦第一上電設備14檢測到第二上電設備16的附接，第一 上電設備14就可以發出"鏈路斷開"標記並迫使電源識別該"鏈路斷 開"標記以禁用連接。這種描述僅僅是通過示例的方式的。在一種配置 中，可能在處於鏈路的兩側的上電設備14和電源12之間存在特定模式， 該模式被設計用於在物理上斷開鏈路。通常，如果沒有進行物理改變來斷 開鏈路或者沒有授予許可，則在沒有向用戶說明的情況下的鏈路斷開可能 是對數據傳輸問題的標記。例如，所述模式可以臨時中斷分組/信號傳輸， 以在設備14和源12之間協商功率並重啟自動協商，而無需指示已經確實 發生鏈路斷開。如上所述，第一上電設備14包括分級電路20，分級電路20被配置為生成分級信號23以用於傳送到電源12。基於所生成的分級信號23，電源 12執行上電設備分級過程，並向第一上電設備14提供適當的功率量。這 種描述僅僅是通過示例的方式的。在一種配置中，第一上電設備14可以 提供這樣一種信號，該信號指示出第一上電設備與兩個單獨的功率等級相 關聯(例如，在設備14不符合IEEE 802.3af的情況下)。在這種情況下， 上電設備14可以使用較低功率模式，並且可以在無需警告的情況下隨時 切換到較高功率模式。例如，電源12的控制器13實時地監視設備14上的 功率。控制器13配置有一種算法，該算法允許在正在對設備14劃分等級 且沒有施加功率時，在分級過程期間傳遞兩種不同的功率量。當控制器13 檢測到較高功率模式需求時，控制器13可以相應地調整電源12的功率預 算。這樣的功率改變可以通過使用功率調節過程來實現。例如，上電設備 14可以在預定時間期間內多次將功率增大到較高功率窗口內的預定級別， 以用信號通知轉換。類似的機制可以被用於用信號通知功率的降低或者向 較低功率級別的轉移。在一種配置中，為了激活功率調節過程(例如，請 求增大或降低功率)，第一上電設備14包括諸如按鈕或軟體開關之類的 開關，其被配置用於激活功率調節過程。在另一種配置中，控制器13實 時地監視與第一上電設備14相關聯的dc電流。在這種情況下，控制器13 可以自動地激活功率調節過程，以基於所監視的dc電流(例如，電流隨時 間的改變)來增大或降低被提供給第一上電設備14的功率。
權利要求
1.一種用於在第一上電設備中向第二上電設備供電的方法，所述第一上電設備被配置為基於由所述第一上電設備提供給電源的第一分級信號、經由通信介質從所述電源接收第一功率量，所述方法包括檢測第二上電設備與所述第一上電設備的電耦接；基於所述第二上電設備的所述電耦接來向所述電源提供第二分級信號；基於所述第二分級信號經由所述通信介質從所述電源接收第二功率量，所述第二功率量大於所述第一功率量；以及將所述第二功率量的一部分提供給所述第二上電設備。
2. 如權利要求l所述的方法，還包括在檢測到所述第二上電設備與所述第一上電設備的所述電耦接之前， 利用分級電路來生成電流，並將所述電流作為所述第一分級信號來提供給 所述電源；以及基於所述第一分級信號經由所述通信介質從所述電源接收所述第一功
3.如權利要求l所述的方法，其中，檢測包括檢測由所述第一上電設備的分級電路產生的電流，所述分級電路被配 置為與所述第二上電設備電耦接；將測得的電流與閾值進行比較以形成結果；當所述結果具有第一值時，檢測到不存在與所述第二上電設備的電耦 接；以及當所述結果具有第二值時，檢測到存在與所述第二上電設備的電耦接，所述第二值與所述第一值不同。
4.如權利要求l所述的方法，其中，提供所述第二分級信號包括 對電流進行調製，調製後的電流表示對所述第二功率量的請求；以及 在所述第一上電設備和所述電源之間作為所述第二分級信號來交換所述調製後的電流。
5. 如權利要求l所述的方法，其中提供所述第二分級信號包括 將電流調製為過電流值且在小於過電流持續時段閾值的時間間隔上，所述過電流值指示了所述第一上電設備中的過電流條件，並且所述過電流 持續時段閾值是使得所述電源停止向所述第一上電設備發送功率的持續時 段；以及作為所述第二分級信號來與所述電源交換所述調製後的電流。
6. 如權利要求l所述的方法，其中，提供所述第二分級信號包括 將電流調製為欠電流值，所述欠電流值基本上等於零安培；以及 作為所述第二分級信號，與所述電源交換所述電流。
7. 如權利要求l所述的方法，其中，提供所述第二分級信號包括 禁用與所述電源的連接；向所述電源發送一系列鏈路脈衝以使用自動協商機制來重新建立所述 連接，所述一系列鏈路脈衝中的至少一個鏈路脈衝形成所述第二分級信 號。
8. 如權利要求7所述的方法，其中，所述一系列鏈路脈衝中形成所 述第二分級信號的所述至少一個鏈路脈衝包括下一頁比特和下一頁消息， 所述下一頁比特標識所述下一頁消息的存在，並且所述下一頁消息形成所 述第二分級信號。
9. 一種上電設備，被配置為基於由該上電設備提供給電源的第一分 級信號、經由通信介質從所述電源接收第一功率量，所述上電設備被配置 為檢測模塊式上電設備與所述上電設備的電耦接；基於所述模塊式上電設備的所述電耦接來向所述電源提供第二分級信號；基於所述第二分級信號經由所述通信介質從所述電源接收第二功率 量，所述第二功率量大於所述第一功率量；以及將所述第二功率量的一部分提供給所述模塊式上電設備。
10. 如權利要求9所述的上電設備，其中，所述上電設備還被配置為在檢測到所述第二上電設備與所述第一上電設備的所述電耦接之前， 利用分級電路來生成電流，並將所述電流作為所述第一分級信號來提供給所述電源；以及基於所述第一分級信號經由所述通信介質從所述電源接收所述第一功
11. 如權利要求9所述的上電設備，其中，所述上電設備在檢測時被 配置為檢測由所述上電設備的分級電路產生的電流，所述分級電路被配置為與所述模塊式上電設備電耦接；將測得的電流與閾值進行比較以形成結果；當所述結果具有第一值時，檢測到不存在與所述模塊式上電設備的連 接；以及當所述結果具有第二值時，檢測到存在與所述模塊式上電設備的連 接，所述第二值與所述第一值不同。
12. 如權利要求9所述的上電設備，其中，所述上電設備在提供所述 第二分級信號時被配置為對電流進行調製，調製後的電流表示對所述第二功率量的請求；以及 在所述上電設備和所述電源之間作為所述第二分級信號來交換所述調 制後的電流。
13. 如權利要求12所述的上電設備，其中，所述上電設備在提供所 述第二分級信號時被配置為將電流調製為過電流值且在小於過電流持續時段閾值的時間間隔上， 所述過電流值指示了所述上電設備中的過電流條件，並且所述過電流持續 時段閾值是使得所述電源停止向所述上電設備發送功率的持續時段；以及作為所述第二分級信號來與所述電源交換所述電流。
14. 如權利要求12所述的上電設備，其中，所述上電設備在提供所 述第二分級信號時被配置為將電流調製為欠電流值，所述欠電流值基本上等於零安培；以及 作為所述第二分級信號來與所述電源交換所述電流。
15. 如權利要求9所述的上電設備，其中，所述上電設備在提供所述第二分級信號時被配置為 禁用與所述電源的連接；向所述電源發送一系列鏈路脈衝以使用自動協商機制來重新建立所述 連接，所述一系列鏈路脈衝中的至少一個鏈路脈衝形成所述第二分級信號。
16. 如權利要求15所述的上電設備，其中，所述一系列鏈路脈衝中 形成所述第二分級信號的至少一個鏈路脈衝包括下一頁比特和下一頁消 息，所述下一頁比特標識所述下一頁消息的存在，並且所述下一頁消息形 成所述第二分級信號。
17. —種用於在電源中向上電設備供電的方法，包括 向上電設備提供第一功率量；從所述上電設備接收分級信號，所述分級信號表示對第二功率量的請 求，所述第二功率量大於所述第一功率量；執行上電功率分級過程以檢測(i)所述上電設備的功率分級和(ii) 與所述上電設備的所述功率分級相對應的第二功率量；以及向所述上電設備發送所述第二功率量。
18. 如權利要求17所述的方法，其中接收包括在所述電源和所述第一上電設備之間交換作為第二分級信號 的調製後的電流；並且執行包括對所述調製後的電流的模式進行解碼以檢測所述上電設備的 所述功率分級和要被發送給所述上電設備的所述第二功率量，所述第二功 率量與所述上電設備的所述功率分級相對應。
19. 如權利要求17所述的方法，其中接收包括在所述電源和所述上電設備之間交換作為第二分級信號的調 制後的電流，所述調製後的電流被調製為過電流值且在小於過電流持續時 段閾值的時間間隔上，所述過電流值指示了所述上電設備中的過電流條 件，並且所述過電流持續時段閾值是使得所述電源停止向所述第一上電設 備發送功率的持續時段；並且執行包括對所述調製後的過電流的模式進行解碼以檢測所述上電設備 的所述功率分級以及要被發送給所述上電設備的所述第二功率量，所述第 二功率量與所述上電設備的所述功率分級相對應。
20. 如權利要求17所述的方法，其中接收包括在所述電源和所述上電設備之間交換作為第二分級信號的調 制後的電流，所述調製後的電流被調製為欠電流值，所述欠電流值接近於零安培；並且執行包括對所述調製後的欠電流的模式進行解碼以檢測所述上電設備的所述功率分級以及要被發送給所述上電設備的所述第二功率量，所述第 二功率量與所述上電設備的所述功率分級相對應。
21. 如權利要求17所述的方法，其中接收包括(i)從所述上電設備接收禁用命令，所述禁用命令禁用與所 述電源的連接和(ii)從所述上電設備接收一系列鏈路脈衝以使用自動協 商機制來重新建立所述連接，所述一系列鏈路脈衝中的至少一個鏈路脈衝形成第二分級信號；並且執行包括對所述一系列鏈路脈衝中的所述至少一個鏈路脈衝的模式進 行解碼以檢測所述上電設備的功率分級以及要被發送給所述上電設備的所 述第二功率量，所述第二功率量與所述上電設備的所述功率分級相對應。
22. —種電源，被配置為向上電設備供電，所述電源包括控制器，該 控制器被配置為向上電設備提供第一功率量；從所述上電設備接收分級信號，所述分級信號表示對第二功率量的請 求，所述第二功率量大於所述第一功率量；執行上電設備功率分級過程以檢測(i)所述上電設備的功率分級和 (ii)與所述上電設備的所述功率分級相對應的第二功率量；以及 向所述上電設備發送所述第二功率量。
23. 如權利要求22所述的電源，其中，所述電源被配置為 在接收時，在所述電源和所述第一上電設備之間交換作為第二分級信號的調製後的電流；並且在執行時，對所述調製後的電流的模式進行解碼以檢測所述上電設備 的所述功率分級和要被發送給所述上電設備的所述第二功率量，所述第二 功率量與所述上電設備的所述功率分級相對應。
24. 如權利要求22所述的電源，其中，所述電源被配置為在接收時，在所述電源和所述上電設備之間交換作為第二分級信號的 調製後的電流，所述調製後的電流被調製為過電流值且在小於過電流持續 時段閾值的時間間隔上，所述過電流值指示了所述上電設備中的過電流條 件，並且所述過電流持續時段閾值是使得所述電源停止向所述第一上電設備發送功率的持續時段；並且在執行時，對所述調製後的過電流的模式進行解碼以檢測所述上電設 備的所述功率分級以及要被發送給所述上電設備的所述第二功率量，所述 第二功率量與所述上電設備的所述功率分級相對應。
25. 如權利要求22所述的電源，其中，所述電源被配置為 在接收時，在所述電源和所述上電設備之間交換作為第二分級信號的調製後的電流，所述調製後的電流被調製為欠電流值，所述欠電流值接近 於零安培；並且在執行時，對所述調製後的欠電流的模式進行解碼以檢測所述上電設備的所述功率分級以及要被發送給所述上電設備的所述第二功率量，所述 第二功率量與所述上電設備的所述功率分級相對應。
26. 如權利要求22所述的電源，其中，所述電源被配置為 在接收時，(i)從所述上電設備接收禁用命令，所述禁用命令禁用與所述電源的連接和(ii)從所述上電設備接收一系列鏈路脈衝以使用自動 協商機制來重新建立所述連接，所述一系列鏈路脈衝中的至少一個鏈路脈 衝形成第二分級信號；並且在執行時，對所述一系列鏈路脈衝中的所述至少一個鏈路脈衝的模式 進行解碼以檢測所述上電設備的功率分級以及要被發送給所述上電設備的 所述第二功率量，所述第二功率量與所述上電設備的所述功率分級相對 應。
27. —種數據通信系統，包括電源；以及上電設備，該上電設備被配置為基於由所述上電設備提供給所述電源 的第一分級信號、經由通信介質從所述電源接收第一功率量， 其中，所述上電設備被配置為檢測模塊式上電設備與所述上電設備的電耦接，基於所述模塊式上電設備的電耦接向所述電源提供第二分級信號，其中，所述電源被配置為從所述上電設備接收所述分級信號，所述分級信號表示對第二功 率量的請求，所述第二功率量大於所述第一功率量，執行上電設備分級過程以檢測(i)所述上電設備的功率分級和 (ii)與所述上電設備的所述功率分級相對應的第二功率量，以及將所述第二功率量發送給所述上電設備。 28.如權利要求27所述的系統，其中，所述上電設備還被配置為 從所述電源接收所述第二功率量；以及將所述第二功率量的一部分提供給所述模塊式上電設備。
全文摘要
提供了一種用於改變上電設備的功率等級的方法和裝置。在操作期間，諸如IP電話之類的上電設備經由PoE設備從電源接收功率。在上電設備檢測到與諸如IP電話模塊之類的第二上電設備的連接時，上電設備向電源發送分級信號。基於該分級信號，電源執行上電設備分級過程以例如根據IEEE 802.3af標準對上電設備重新分級，並將增大的功率量提供給上電設備。上電設備又將該功率的一部分提供給模塊式設備。模塊式上電設備因而直接從第一上電設備接收功率，並且不需要額外的設備以進行操作。
文檔編號G06F13/14GK101405675SQ200780009236
公開日2009年4月8日 申請日期2007年3月13日 優先權日2006年3月14日
發明者羅伯特·託馬斯, 羅傑·卡爾阿姆 申請人:思科技術公司