專利名稱：以太網(wǎng)供電中跨設(shè)備及其分配電能的方法及包含該中跨設(shè)備的通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以太網(wǎng)供電(PoE)設(shè)備，更具體地說，涉及一種支持帶內(nèi)電能管理的PoE中跨設(shè)備。
背景技術(shù)：
以太網(wǎng)通信在依照IEEE 802以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作的兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)之間的通信鏈路上提供高速數(shù)據(jù)通信。這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信介質(zhì)可以是用在以太網(wǎng)中的雙絞線，或者適用的其它類型的通信介質(zhì)。以太網(wǎng)供電(PoE)通信系統(tǒng)通過普通的通信鏈路提供電能和進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。具體來說，連接到這種通信鏈路中第一節(jié)點(diǎn)物理層的供電設(shè)備(PSE)向位于這種通信鏈路中第二節(jié)點(diǎn)處的受電設(shè)備(PD)提供DC電能(例如48伏的DC)。該DC電能與高速數(shù)據(jù)一起通過同一通信介質(zhì)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)往另一節(jié)點(diǎn)。
使用PoE的示例性PD設(shè)備包括互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)電話、無線接入點(diǎn)等。PSE設(shè)備通常是包含至少兩行數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)交換機(jī)，其中，這些數(shù)據(jù)端口中的任一輸入行數(shù)據(jù)端口可切換(交換連接)到這些數(shù)據(jù)端口中的任一輸出行數(shù)據(jù)端口。每個(gè)數(shù)據(jù)端口通常包括串行到并行(也就是SERDES)收發(fā)器和/或PHY設(shè)備，用以支持高速串行數(shù)據(jù)傳輸。為便于描述，文中可互換地將數(shù)據(jù)端口及其對(duì)應(yīng)的鏈路稱為數(shù)據(jù)信道、通信鏈路或數(shù)據(jù)鏈路等。
盡管PoE具有上述優(yōu)點(diǎn)，但許多現(xiàn)有的通信鏈路只能傳送純粹的數(shù)據(jù)，并不支持使用PoE。因此，一些現(xiàn)有的交換機(jī)是純數(shù)據(jù)交換機(jī)，無法傳送電能，也就是說他們是非PoE交換機(jī)。然而，在一些配置中，這些純數(shù)據(jù)交換機(jī)需要在其若干數(shù)據(jù)端口上與PD設(shè)備通信。在這種情況下，需要在純數(shù)據(jù)交換機(jī)和PD設(shè)備之間連接中跨交換機(jī)，以便向PD設(shè)備輸送DC電能，使其可正常工作。
位于中跨設(shè)備外部的中跨控制器使用在其與純數(shù)據(jù)交換機(jī)之間相互傳送的管理流來管理中跨設(shè)備輸送的DC電能。目前的中跨設(shè)備使用單獨(dú)的管理端口來接收并處理交換機(jī)和外部中跨控制器之間通過中跨設(shè)備傳送的管理流。中跨設(shè)備上的這個(gè)單獨(dú)的管理端口需要純數(shù)據(jù)交換機(jī)也要為管理流分配一個(gè)專用數(shù)據(jù)端口，這樣一來便降低了純數(shù)據(jù)交換機(jī)和中跨設(shè)備的數(shù)據(jù)端口的使用效率。
因此，需要一種中跨配置方式，使得無需為管理流分配專用的數(shù)據(jù)端口，以同時(shí)提高交換機(jī)和中跨設(shè)備的集成電路芯片區(qū)效率。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種應(yīng)用在以太網(wǎng)供電(PoE)通信系統(tǒng)中的中跨設(shè)備，包括第一組數(shù)據(jù)端口和第二組數(shù)據(jù)端口，其中，所述第一組數(shù)據(jù)端口中的任一端口均可選擇性地連接到所述第二組數(shù)據(jù)端口中的任一端口；直流(DC)電源，用于向所述第二組數(shù)據(jù)端口中的一個(gè)或多個(gè)端口提供DC電能；所述第一組數(shù)據(jù)端口中包括一數(shù)據(jù)和管理綜合端口，用于接收數(shù)據(jù)流和管理流，所述管理流從所述數(shù)據(jù)流中分離出來，以便進(jìn)行進(jìn)一步處理，所述數(shù)據(jù)流發(fā)往所述第二組數(shù)據(jù)端口其中之一。
在本發(fā)明所述的中跨設(shè)備中，所述PoE通信系統(tǒng)包括連接到所述中跨設(shè)備中第一組數(shù)據(jù)端口的交換機(jī)，以及連接到所述中跨設(shè)備中第二組數(shù)據(jù)端口的受電設(shè)備，所述數(shù)據(jù)和管理綜合端口與所述交換機(jī)之間相互傳送數(shù)據(jù)流和管理流。
在本發(fā)明所述的中跨設(shè)備中，所述管理流根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)PD的用電需求控制所述DC電源。
在本發(fā)明所述的中跨設(shè)備中，所述管理流根據(jù)所述PD的用電需求確定如何向所述第二組數(shù)據(jù)端口分配DC電能。
在本發(fā)明所述的中跨設(shè)備中，所述數(shù)據(jù)和管理綜合端口在所述交換機(jī)和連接到所述中跨設(shè)備的中跨控制器之間傳送所述管理流。
在本發(fā)明所述的中跨設(shè)備中，所述中跨控制器和所述交換機(jī)通過所述中跨設(shè)備的數(shù)據(jù)和管理綜合端口傳送所述管理流，以此來確定如何向所述中跨設(shè)備的第二組數(shù)據(jù)端口分配DC電能。
在本發(fā)明所述的中跨設(shè)備中，所述第一組數(shù)據(jù)端口和所述第二組數(shù)據(jù)端口根據(jù)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明所述的中跨設(shè)備中，所述數(shù)據(jù)和管理綜合端口包括3端口交換機(jī)，該交換機(jī)包括交換端口、PD端口和管理端口，其中，所述交換端口接收數(shù)據(jù)和管理流，所述數(shù)據(jù)流直接在所述交換端口和所述PD端口之間轉(zhuǎn)發(fā)，所述管理流將轉(zhuǎn)送至所述管理端口。
在本發(fā)明所述的中跨設(shè)備中，所述交換端口通過第一通信鏈路連接到純數(shù)據(jù)交換機(jī)，所述PD端口通過第二通信鏈路連接到PD設(shè)備，所述管理端口連接到中跨控制器。
在本發(fā)明所述的中跨設(shè)備中，所述管理端口根據(jù)管理協(xié)議與所述中跨控制器通信。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在包含使用中跨設(shè)備與一個(gè)或多個(gè)受電設(shè)備(PD)通信的數(shù)據(jù)交換機(jī)的以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)中，提供了一種在所述中跨設(shè)備中向所述一個(gè)或多個(gè)PD分配DC電能的方法，包括通過所述中跨設(shè)備的普通端口從所述純數(shù)據(jù)交換機(jī)接收數(shù)據(jù)流和電能管理流；將所述數(shù)據(jù)流與所述電能管理流分離開來；將所述數(shù)據(jù)流發(fā)往所述PD其中之一；根據(jù)所述電能管理流確定如何向所述一個(gè)或多個(gè)PD分配DC電能。
在本發(fā)明所述的方法中，所述確定步驟包括將所述電能管理流發(fā)往所述中跨控制器，以此來確定如何分配所述DC電能；根據(jù)來自所述中跨控制器的所述管理流控制所述中跨設(shè)備中的DC電源。
在本發(fā)明所述的方法中，根據(jù)以太網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行所述接收和傳送數(shù)據(jù)流的步驟，根據(jù)管理協(xié)議來執(zhí)行所述傳送電能管理流的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種通信系統(tǒng)，包括包含第一組數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)交換機(jī)；一個(gè)或多個(gè)受電設(shè)備(PD)；中跨設(shè)備，設(shè)置于所述數(shù)據(jù)交換機(jī)和所述受電設(shè)備(PD)之間，包括第二組數(shù)據(jù)端口，其通過第一通信鏈路連接到所述數(shù)據(jù)交換機(jī)的所述第一組數(shù)據(jù)端口；第三組數(shù)據(jù)端口，其通過第二通信鏈路連接到所述一個(gè)或多個(gè)PD設(shè)備；所述第二組數(shù)據(jù)端口包括數(shù)據(jù)和管理綜合端口，其與所述數(shù)據(jù)交換機(jī)的對(duì)應(yīng)端口之間相互傳送數(shù)據(jù)和電能管理流。
在本發(fā)明提供的通信系統(tǒng)中，所述中跨設(shè)備通過所述第二通信鏈路向所述一個(gè)或多個(gè)PD設(shè)備提供DC電能，所述電能管理流確定如何向所述第三組數(shù)據(jù)端口分配所述DC電能。
在本發(fā)明提供的通信系統(tǒng)中，所述通信系統(tǒng)還包括中跨控制器，其與所述數(shù)據(jù)和管理綜合端口相連，接收所述電能管理流，并根據(jù)所述電能管理流確定如何向所述第三組數(shù)據(jù)端口分配所述電能。
在本發(fā)明提供的通信系統(tǒng)中，所述第一和第二通信鏈路根據(jù)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作。
在本發(fā)明提供的通信系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)和管理綜合端口包括3端口交換機(jī)，該交換機(jī)包括交換端口、PD端口和管理端口，其中，所述交換端口接收數(shù)據(jù)和管理流，所述數(shù)據(jù)流直接在所述交換端口和所述PD端口之間轉(zhuǎn)發(fā)，所述管理流將轉(zhuǎn)送至所述管理端口。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括PoE中跨配置，其中包括多個(gè)純數(shù)據(jù)端口和至少一個(gè)數(shù)據(jù)和管理綜合端口。所述數(shù)據(jù)和管理綜合端口即可與純數(shù)據(jù)交換機(jī)傳送高速數(shù)據(jù)分組，又可與純數(shù)據(jù)交換機(jī)傳送管理分組，以此來消除傳統(tǒng)PoE中跨設(shè)備的上述弊端。這種方式無需中跨設(shè)備和純數(shù)據(jù)交換機(jī)提供專門的管理端口。因此，本發(fā)明可釋放純數(shù)據(jù)交換機(jī)上的一個(gè)端口，使其可用于進(jìn)行其它PoE應(yīng)用或非PoE應(yīng)用。
上述數(shù)據(jù)和管理綜合端口包括3端口交換機(jī)，該交換機(jī)包括一交換端口、一PD端口和一管理端口。在操作過程中，由交換端口處理過的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流直接發(fā)往PD端口，反之亦然。然而，由交換端口處理過的管理數(shù)據(jù)流將由管理端口轉(zhuǎn)送至中跨控制器/CPU，這樣一來，該控制器/CPU和純數(shù)據(jù)交換機(jī)便可確定與所述中跨設(shè)備相連的PD設(shè)備的用電需求。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將在下文中進(jìn)行描述，其中的部分內(nèi)容在閱讀完下文便可理解，或者在實(shí)施本發(fā)明的過程中掌握。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可通過下文、權(quán)利要求以及附圖中介紹的結(jié)構(gòu)和特別點(diǎn)出的內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)和獲得。
應(yīng)當(dāng)明白，無論是前面的簡(jiǎn)要介紹還是下面將要進(jìn)行的詳細(xì)描述，其內(nèi)容都是示例性和解釋性的，目的在于對(duì)權(quán)利要求中描述的本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的解釋。


下列附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，并且與下文一起來解釋本發(fā)明的主旨，以便使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解并實(shí)施本發(fā)明所介紹的技術(shù)方案。
圖1是傳統(tǒng)以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是傳統(tǒng)PoE通信系統(tǒng)中從供電設(shè)備(PSE)到受電設(shè)備(PD)傳統(tǒng)的電能輸送的示意圖；圖3是以太網(wǎng)供電配置中在中跨設(shè)備上設(shè)有專用管理端口的傳統(tǒng)中跨配置的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)有數(shù)據(jù)和管理綜合端口的中跨配置的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)和管理綜合端口的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用于10/100M以太網(wǎng)的PoE配置的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的操作步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是既可在普通數(shù)據(jù)通信介質(zhì)上提供DC電能，又可在同一普通數(shù)據(jù)通信介質(zhì)上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的傳統(tǒng)以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)100的高層功能型示意圖。在圖1中，供電設(shè)備(PSE)102通過導(dǎo)線104、110為受電設(shè)備(PD)106提供DC電能，其中，受電設(shè)備106包含一具有代表性的用電負(fù)載108。PSE 102和PD 106還包含依照已知的通信標(biāo)準(zhǔn)如IEEE以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作的數(shù)據(jù)收發(fā)器。具體來說，如下文將要描述的一樣，PSE 102包含一臺(tái)位于PSE一側(cè)的物理層設(shè)備，用于與PD 106中對(duì)應(yīng)的物理層設(shè)備之間收發(fā)高速數(shù)據(jù)。因此，PSE 102和PD 106之間通過導(dǎo)線104、110進(jìn)行的電能傳送過程與高速數(shù)據(jù)交換過程同時(shí)進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，PSE 102是一個(gè)具有多個(gè)端口的數(shù)據(jù)交換機(jī)，其與一個(gè)或多個(gè)PD設(shè)備(如網(wǎng)絡(luò)電話或無線接入點(diǎn))通信。
導(dǎo)線對(duì)104和110可承載高速差分?jǐn)?shù)據(jù)通信。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)線對(duì)104和110均包含一個(gè)或多個(gè)雙絞線對(duì)，或者是可在PSE和PD之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和DC電能傳送的任意其它類型的電纜或通信介質(zhì)。在以太網(wǎng)通信中，導(dǎo)線對(duì)104和110可包括多個(gè)雙絞線對(duì)，例如四對(duì)雙絞線用于10G以太網(wǎng)通信。在10/100M以太網(wǎng)中，只使用四對(duì)雙絞線中的兩對(duì)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，另外的兩對(duì)導(dǎo)線并未使用。為便于描述，文中將導(dǎo)線對(duì)稱為以太網(wǎng)有線電纜或通信鏈路。
圖2是PoE系統(tǒng)100的詳細(xì)電路圖，其中PSE 102通過導(dǎo)線對(duì)104和110向PD 106提供DC電能。PSE 102包括一收發(fā)器物理層設(shè)備(或PHY)202，借助差分發(fā)送端口204和差分接收端口206，其具有全雙工發(fā)送和接收功能。(在本文中，收發(fā)器可看作PHY)。第一變壓器208耦合發(fā)送端口204和第一導(dǎo)線對(duì)104之間的高速數(shù)據(jù)。同樣的，第二變壓器212耦合接收端口206和第二導(dǎo)線對(duì)110之間的高速數(shù)據(jù)。變壓器208和212可分別向收發(fā)器202發(fā)送高速數(shù)據(jù)和從收發(fā)器202接收高速數(shù)據(jù)，但隔離收發(fā)端口的低頻或DC電壓，該DC電壓可能是敏感高電壓值。
第一變壓器208包含原繞組和副繞組，其中副繞組(位于導(dǎo)線一側(cè))包括中心抽頭210。同理，第二變壓器212包括原繞組和副繞組，其中，副繞組(位于導(dǎo)線一側(cè))包括中心抽頭214。DC電源216生成輸出電壓，該電壓將分別作用在變壓器208和210上位于導(dǎo)線一側(cè)的中心抽頭上。中心抽頭210連接到DC電源216的第一輸出端，中心抽頭214連接到DC電源216的第二輸出端。這樣一來，變壓器208和212便可將來自DC電源216的DC電壓與收發(fā)器202的敏感數(shù)據(jù)端口204和206隔離。DC輸出電壓可以是例如48伏，但是，根據(jù)PD 106的用電需求，也可使用其它電壓值。
PSE 102還包括PSE控制器218，用于根據(jù)PD 106的動(dòng)態(tài)需求來控制DC電源216。具體來說，PSE控制器218測(cè)量DC電源輸入線和輸出線上的電壓值、電流值和溫度，以此來確定PD 106的用電需求。
此外，PSE控制器218還探測(cè)并確認(rèn)兼容的PD，確定有效PD的功率分類簽名，向PD輸送電能，對(duì)功率進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)PD不再需要電能時(shí)，降低或關(guān)閉對(duì)PD的供電。在探測(cè)過程中，若PSE發(fā)現(xiàn)該P(yáng)D是不兼容的，則PSE將阻止向該P(yáng)D設(shè)備輸送電能，防止該P(yáng)D遭受可能的破壞。IEEE在IEEE802.11afTM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了PSE對(duì)PD進(jìn)行探測(cè)、功率分類和監(jiān)視操作的標(biāo)準(zhǔn)，本文也參考了其中的內(nèi)容。
再來看圖2，下面將介紹PD 106的結(jié)構(gòu)和功能。PD 106包含收發(fā)器物理層設(shè)備219，借助差分發(fā)送端口236和差分接收端口234，其具有全雙工發(fā)送和接收功能。第三變壓器220耦合第一導(dǎo)線對(duì)104和接收端口234之間的高速數(shù)據(jù)。同樣的，第四變壓器224耦合發(fā)送端口236和第二導(dǎo)線對(duì)110之間的高速數(shù)據(jù)。變壓器220和224可分別向收發(fā)器219發(fā)送高速數(shù)據(jù)和從收發(fā)器219接收高速數(shù)據(jù)，但將敏感的收發(fā)器數(shù)據(jù)端口與低頻或DC電壓隔離。
第三變壓器220包含原繞組和副繞組，其中副繞組(位于導(dǎo)線一側(cè))包括中心抽頭222。同理，第四變壓器224包括原繞組和副繞組，其中，副繞組(位于導(dǎo)線一側(cè))包括中心抽頭226。中心抽頭222和226將導(dǎo)線104和110所帶的電能輸送到PD 106中的代表性負(fù)載108上，該負(fù)載108代表的是PD 106工作所需的動(dòng)態(tài)功耗?？蛇x的，在負(fù)載108前端還可插入DC-DC轉(zhuǎn)換器230，用于將電壓值降低到滿足PD 106的用電電壓需求。此外，還可并聯(lián)設(shè)置多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器230，用于輸出多種不同電壓值(3伏特、5伏特、12伏特)，以便提供給PD 106中的不同負(fù)載108。
PD 106還包括PD控制器228，用于監(jiān)視PoE配置中PD側(cè)的電壓和電流值。在初始化過程中，PD控制器228還在返回導(dǎo)線110中提供必要的阻抗簽名，以便PSE控制器218能夠?qū)D識(shí)別為有效PoE設(shè)備，并能對(duì)其用電需求進(jìn)行分類。
在理想操作下，來自DC電源216的直流電流(IDC)238經(jīng)過第一中心抽頭210，分流為承載在導(dǎo)線對(duì)104上的第一電流(I1)240和第二電流(I2)242。第一電流(I1)240和第二電流(I2)242隨后在第三中心抽頭222處合并，生成直流電流(IDC)238，以便對(duì)PD 106供電。在返回時(shí)，來自PD 106的直流電流(IDC)238經(jīng)過第四中心抽頭226后分流，以便在導(dǎo)線對(duì)110上傳送。返回的DC電流在第二中心抽頭214處合并，返回DC電源216。如上所述，PSE102和PD 106之間的數(shù)據(jù)傳送與上述DC供電過程同時(shí)進(jìn)行。因此，第一通信信號(hào)244和/或第二通信信號(hào)246由PSE 102和PD 106之間的導(dǎo)線對(duì)104和110同時(shí)差分承載。需要注意的是，通信信號(hào)244和246是差分信號(hào)，在理想狀態(tài)下，他們不受DC電能傳送過程的影響。
如上所述，在一個(gè)實(shí)施例中，PSE 102是一個(gè)數(shù)據(jù)交換機(jī)，它與一個(gè)或多個(gè)PD設(shè)備如網(wǎng)絡(luò)電話或無線接入點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)流。該數(shù)據(jù)交換機(jī)具有一行輸入數(shù)據(jù)端口和一行輸出數(shù)據(jù)端口，其中輸入數(shù)據(jù)端口中的任一端口均可切換(交換連接)到輸出數(shù)據(jù)端口中的任一端口。每個(gè)數(shù)據(jù)端口通常包括串行到并行(也就是SERDES)收發(fā)器，這樣一來便可使用高速串行技術(shù)來收發(fā)數(shù)據(jù)，但卻在芯片中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理。
盡管PoE具有上述優(yōu)點(diǎn)，但許多已有的通信鏈路卻不使用PoE。因此，一些現(xiàn)有交換機(jī)為純數(shù)據(jù)交換機(jī)，他們并不支持電能傳送，也就是說，他們是非PoE交換機(jī)。然而，這些純數(shù)據(jù)交換機(jī)經(jīng)常需要在其少數(shù)端口上與PD設(shè)備通信。在這種情況下，需要在PSE交換機(jī)和PD設(shè)備之間連接中跨交換機(jī)，以便向PD設(shè)備輸送DC電能。
圖3展示了一傳統(tǒng)中跨通信系統(tǒng)300，其中包含純數(shù)據(jù)交換機(jī)302、中跨設(shè)備306、多個(gè)PD 314a-m和中跨控制器320。純數(shù)據(jù)交換機(jī)302具有多個(gè)收發(fā)端口304a-n，這些端口僅用于收發(fā)數(shù)據(jù)。換句話說，純數(shù)據(jù)交換機(jī)302支持高速以太網(wǎng)通信，但卻不支持PoE，因此無法向PD 314提供DC電能(純數(shù)據(jù)交換機(jī)支持傳送管理流(例如分組)，這種管理流僅為另一種形式的數(shù)據(jù)。)然而，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)這樣的情況(如圖3所示)，即純數(shù)據(jù)交換機(jī)302與受電設(shè)備314a-m通信，而這些受電設(shè)備被設(shè)計(jì)成可通過通信介質(zhì)接收電能。因此，要在純數(shù)據(jù)交換機(jī)302和PD 314之間插入中跨設(shè)備306，用于向PD 314輸送所需的DC電能。
中跨設(shè)備306包括收發(fā)數(shù)據(jù)端口308a-m，它們通過對(duì)應(yīng)的通信鏈路316a-m與純數(shù)據(jù)交換機(jī)302傳送高速數(shù)據(jù)。同理，中跨設(shè)備306還包括收發(fā)數(shù)據(jù)端口312a-m，它們通過對(duì)應(yīng)的通信鏈路318a-m與PD 314a-m傳送高速數(shù)據(jù)。中跨設(shè)備306包括DC電源322和類似圖2中所示的磁性部件(例如變壓器)，以便能向PD 314a-m輸送適當(dāng)?shù)腄C電能。傳統(tǒng)的中跨設(shè)備306還包括管理端口310，其專門用于在純數(shù)據(jù)交換機(jī)302和中跨控制器320之間傳送電能管理流。該管理流對(duì)于在交換機(jī)302和中跨控制器320之間傳送PD 314的用電需求而言是必須的，而PD 314由中跨設(shè)備306供電。需要注意的是，該管理流中還可承載其它管理信息。例如，該管理流還可承載該中跨設(shè)備的制造商信息。中跨控制器320隨后根據(jù)PD 314a-m的用電需求為中跨設(shè)備306中的每個(gè)端口312a-m對(duì)電源322進(jìn)行配置編程。中跨控制器320還為中跨設(shè)備306執(zhí)行多種其它維護(hù)功能，例如對(duì)比可用電源總量，監(jiān)視多個(gè)端口不同時(shí)間的用電需求。
與以太網(wǎng)鏈路316所承載的高速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)相比，該電能管理流以相對(duì)較低的數(shù)據(jù)率發(fā)送。此外，上述中跨管理端口310是一個(gè)專用端口，它只承載管理流，這意味著純數(shù)據(jù)交換機(jī)302上的對(duì)應(yīng)端口304n同樣只能專門用于承載電能管理流。由于管理流的數(shù)據(jù)率相對(duì)較低，這種使用專用管理端口的傳統(tǒng)中跨配置方式便同時(shí)降低了中跨設(shè)備306和純數(shù)據(jù)交換機(jī)302的硅芯片區(qū)的工作效率。此外，系統(tǒng)端口的數(shù)量及成本也由于增加了專用的管理端口而增加。另外，數(shù)據(jù)交換機(jī)的端口數(shù)量?jī)?yōu)選偶數(shù)，例如24、48等。因此，額外的管理端口304n便使得數(shù)據(jù)交換機(jī)上出現(xiàn)了奇數(shù)個(gè)端口(在圖3中是25)，這便破壞了硅器件的對(duì)稱性。交換機(jī)或中跨設(shè)備中出現(xiàn)奇數(shù)個(gè)端口的情況往往是不希望看到的，這是因?yàn)樵趯?shí)際實(shí)施過程中，大多數(shù)用于安裝交換機(jī)的通信機(jī)架通常是為具有偶數(shù)端口的設(shè)備而設(shè)計(jì)的。
需要注意的是，這里描述的管理分組包括但不限于已知的IEEE通信層協(xié)議中的2層或更高層上的分組和幀。
圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的中跨通信系統(tǒng)400的示意圖。中跨通信系統(tǒng)400包括純數(shù)據(jù)交換機(jī)302、中跨設(shè)備402和PD 314a-m，其中對(duì)中跨設(shè)備402進(jìn)行了這樣的配置，即其無需單獨(dú)的管理端口來處理數(shù)據(jù)交換機(jī)302的電能管理流。因此，無論是中跨設(shè)備402還是純數(shù)據(jù)交換機(jī)302都配置成為可高效地利用其可用的硅芯片區(qū)域。
中跨設(shè)備402包括收發(fā)數(shù)據(jù)端口404a-1，它通過對(duì)應(yīng)的通信鏈路408a-1與純數(shù)據(jù)交換機(jī)302之間傳送高速數(shù)據(jù)。同理，中跨設(shè)備404還包括收發(fā)數(shù)據(jù)端口406a-m，它通過對(duì)應(yīng)的通信鏈路410a-m與PD 314a-m之間傳送高速數(shù)據(jù)。與中跨設(shè)備306類似，中跨設(shè)備402包括類似圖2中所示的DC電源和磁性部件(例如變壓器)，用于為PD 314a-m提供合適的DC電能。
中跨設(shè)備402還包括數(shù)據(jù)和管理綜合端口412，它既處理數(shù)據(jù)流也處理電能管理流。電能管理流在數(shù)據(jù)交換機(jī)302和中跨控制器320之間傳遞，用于管理通過輸出中跨端口406a-m輸送給PD 314a-m的DC電能。數(shù)據(jù)/管理端口412既處理來自數(shù)據(jù)交換機(jī)302的高速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，也處理以太網(wǎng)和管理綜合鏈路414上的單獨(dú)端口上的低速電能管理流。高速以太網(wǎng)流將發(fā)給端口406a-m其中之一，以實(shí)現(xiàn)與PD 314a-m的通信。低速管理流將發(fā)給外部的中跨控制器320，以便數(shù)據(jù)交換機(jī)302和中跨控制器320能夠交換有關(guān)PD 314所需電量的信息。這樣一來，數(shù)據(jù)和管理綜合端口412便不再需要在中跨設(shè)備402和純數(shù)據(jù)交換機(jī)302上設(shè)置專門的管理端口。如圖4所示，對(duì)于純數(shù)據(jù)交換機(jī)302而言，這種方式的好處非常明顯，這是因?yàn)獒尫诺亩丝?04n可進(jìn)行更多的純數(shù)據(jù)通信。然而，在傳統(tǒng)中跨配置300中，交換機(jī)端口304n需要處理管理流。因此，釋放的交換機(jī)端口304n可用于與另一個(gè)中跨設(shè)備相連的PoE數(shù)據(jù)鏈路，也可以用于非PoE數(shù)據(jù)鏈路。換句話說，其可用于與非PoE設(shè)備通信。此外，還可將釋放的交換機(jī)端口304n移除，這樣一來，數(shù)據(jù)交換機(jī)302便可包含偶數(shù)個(gè)端口。另外，與圖3中所示的傳統(tǒng)配置方式相比，IC設(shè)備區(qū)將得到更高效的利用。
圖5詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)/管理綜合端口412。具體來說，該數(shù)據(jù)/管理綜合端口412包括具有PHY 504的交換端口502、具有PHY 508的PD端口506和具有PHY 512的管理端口510。數(shù)據(jù)交換機(jī)302中的端口304n包括PHY 514，PD314包括PHY 516。對(duì)應(yīng)端口中的PHY 504、508、512、514和516與圖2中所示的數(shù)據(jù)收發(fā)器202和204類似。示范性的收發(fā)器(也就是PHY)在美國(guó)專利7035228和美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/392831中進(jìn)行了描述，本文也參考了其中的內(nèi)容。
在操作過程中，經(jīng)交換端口502處理的數(shù)據(jù)流將直接發(fā)給PD端口506，反之亦然。然而，經(jīng)交換機(jī)端口502處理的管理流將由管理端口512轉(zhuǎn)送至CPU/控制器320。具體來說，管理端口512對(duì)交換端口502處理的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行監(jiān)控，檢查其中是否包含管理標(biāo)簽等，并將管理分組轉(zhuǎn)送至CPU/控制器320。不希望PD端口506收到發(fā)給CPU/控制器320的管理流，這是因?yàn)橹幌Ｍ贑PU/控制器320和純數(shù)據(jù)交換機(jī)302之間協(xié)商對(duì)PD 314電能管理。
交換端口502使用已知的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過通信鏈路414與純數(shù)據(jù)交換機(jī)302的交換端口304n之間傳送數(shù)據(jù)和管理綜合流。PD端口506使用剛剛提到的已知通信標(biāo)準(zhǔn)，通過通信鏈路410與PD設(shè)備314之間傳送純數(shù)據(jù)流。在一個(gè)實(shí)施例中，交換端口502和PD端口506之間通信時(shí)所使用的通信標(biāo)準(zhǔn)為XMII或另一可用的標(biāo)準(zhǔn)。管理端口510與CPU/控制器320之間傳送電能管理流。希望電能管理流在速率上比數(shù)據(jù)流慢，這樣便可使用一些低速的通信標(biāo)準(zhǔn)如MII或另一可用標(biāo)準(zhǔn)。
如上所述，電能管理流用于管理分配給PD設(shè)備314a-n的電能。通過這種方式，進(jìn)行管理時(shí)所使用的協(xié)議就可以是任一可用的協(xié)議，包括但不限于下列協(xié)議中的任一種鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議(LLDP)、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)、操作管理維護(hù)(OAM)協(xié)議，這些協(xié)議對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說都是熟知的。本方發(fā)明所使用的管理協(xié)議不限于上面列出的幾種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，其它協(xié)議也同樣是適用的。
LLDP定義了一種標(biāo)準(zhǔn)方法，以供以太網(wǎng)設(shè)備如交換機(jī)、路由器和無線LAN接入點(diǎn)來向網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)布有關(guān)其自身的信息，并存儲(chǔ)他們所發(fā)現(xiàn)的信息。LLDP運(yùn)行在所有802介質(zhì)上。
SNMP是用于管理復(fù)雜(complex)網(wǎng)絡(luò)的一組協(xié)議。SNMP通過向網(wǎng)絡(luò)中的不同部分發(fā)送所謂協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)的消息來工作。SNMP兼容設(shè)備(稱作為代理)將關(guān)于自身的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在管理信息庫(MIB)中，然后將該數(shù)據(jù)發(fā)給SNMP請(qǐng)求方。
圖6根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例描述了10/100M以太網(wǎng)通信中的PoE配置600，其中，PSE和PD均使用RJ-45連接器。10/100M以太網(wǎng)只使用以太網(wǎng)導(dǎo)線104和110中四對(duì)雙絞線中的兩對(duì)(例如110)來傳送數(shù)據(jù)，這是因?yàn)?00Mbps的傳輸速率相對(duì)較低。另外的兩對(duì)104并未用于傳送數(shù)據(jù)，因此如圖6所示，便可專門用于傳送電能。RJ-45連接器602和604包含八個(gè)活躍引腳，其中的四個(gè)用于傳送數(shù)據(jù)，另外的四個(gè)用于傳送電能。在用于傳送電能的四個(gè)引腳中，兩個(gè)用于輸出DC電流，兩個(gè)用于返回的電流。
10G和1G以太網(wǎng)配置的操作過程與圖6類似，區(qū)別僅在于全部四對(duì)導(dǎo)線和對(duì)應(yīng)的引腳均用于傳送數(shù)據(jù)。因此，向PD的電能傳送在四對(duì)導(dǎo)線和對(duì)應(yīng)引腳上與數(shù)據(jù)傳送同時(shí)進(jìn)行。
圖7根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例描述了流程圖700，其中詳細(xì)描述了中跨設(shè)備中對(duì)PD電能進(jìn)行管理的方法。例如，下文將要描述的步驟可由圖4中的中跨設(shè)備402上的數(shù)據(jù)和管理綜合端口來執(zhí)行，也可由其它等效設(shè)備來執(zhí)行。
現(xiàn)在來看流程圖700，在步驟702，在普通端口上接收數(shù)據(jù)流和電能管理流。例如，數(shù)據(jù)和管理綜合端口412接收數(shù)據(jù)流和電能管理流。
在步驟704，將數(shù)據(jù)流與電能管理流分開。例如，通過搜索和探測(cè)管理標(biāo)簽來識(shí)別管理流，這樣便可將管理流從數(shù)據(jù)流中分離出來。
在步驟706，將數(shù)據(jù)流發(fā)往一個(gè)或多個(gè)PD設(shè)備。例如，結(jié)合圖4，數(shù)據(jù)和管理綜合端口412上收到的數(shù)據(jù)流可交換到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)端口406上，以便發(fā)往適當(dāng)?shù)腜D 314。
在步驟708，將管理流發(fā)往中跨控制器，以確定如何在輸出端口406a-m上分配DC電能。例如，圖4中的控制器/CPU 320通過與純數(shù)據(jù)交換機(jī)302通信，來協(xié)商如何分配電能。
在步驟710，根據(jù)來自數(shù)據(jù)和管理綜合端口412的管理流來控制中跨控制器中的DC電源，以便將DC電能合理的分配到輸出端口406a-m上。
為便于描述，本文結(jié)合以太網(wǎng)環(huán)境對(duì)與中跨設(shè)備有關(guān)的本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行了描述。因此，這意味著本發(fā)明的范圍將包括所有形式的以太網(wǎng)配置和數(shù)據(jù)傳送速率，包括例如10/100M以太網(wǎng)、1G以太網(wǎng)和10G以太網(wǎng)。然而，本文介紹的有關(guān)中跨設(shè)備的技術(shù)方案并非僅限于以太網(wǎng)通信，該方案也可應(yīng)用在其它通信標(biāo)準(zhǔn)或配置中，結(jié)合上文描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)此應(yīng)當(dāng)十分清楚。換句話說，本發(fā)明的范圍并非僅限于以太網(wǎng)，其也可應(yīng)用在其它通信標(biāo)準(zhǔn)中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過本文的描述就會(huì)明白這一點(diǎn)。
上文描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)明白，展示這些實(shí)施例的作用僅在于舉例，而不起任何限制作用。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，很明顯，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的情況下，可對(duì)本文中的技術(shù)做出適當(dāng)改變。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)依照權(quán)利要求及其等同來確定。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用在以太網(wǎng)供電通信系統(tǒng)中的中跨設(shè)備，其特征在于，包括第一組數(shù)據(jù)端口和第二組數(shù)據(jù)端口，其中，所述第一組數(shù)據(jù)端口中的任一端口均可選擇性地連接到所述第二組數(shù)據(jù)端口中的任一端口；直流電源，用于向所述第二組數(shù)據(jù)端口中的一個(gè)或多個(gè)端口提供直流電能；所述第一組數(shù)據(jù)端口中包括一數(shù)據(jù)和管理綜合端口，用于接收數(shù)據(jù)流和管理流，所述管理流被從所述數(shù)據(jù)流中分離出來，以便進(jìn)行進(jìn)一步處理，所述數(shù)據(jù)流發(fā)往所述第二組數(shù)據(jù)端口其中之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中跨設(shè)備，其特征在于，所述以太網(wǎng)供電通信系統(tǒng)包括連接到所述中跨設(shè)備中第一組數(shù)據(jù)端口的交換機(jī)，以及連接到所述中跨設(shè)備中第二組數(shù)據(jù)端口的受電設(shè)備，所述數(shù)據(jù)和管理綜合端口與所述交換機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)流和管理流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中跨設(shè)備，其特征在于，所述管理流根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)受電設(shè)備的用電需求控制所述直流電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中跨設(shè)備，其特征在于，所述管理流根據(jù)所述受電設(shè)備的用電需求確定如何向所述第二組數(shù)據(jù)端口分配直流電能。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中跨設(shè)備，其特征在于，所述數(shù)據(jù)和管理綜合端口在所述交換機(jī)和連接到所述中跨設(shè)備的中跨控制器之間傳送所述管理流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中跨設(shè)備，其特征在于，所述中跨控制器和所述交換機(jī)通過所述中跨設(shè)備的數(shù)據(jù)和管理綜合端口傳送所述管理流，以便確定如何向所述中跨設(shè)備的第二組數(shù)據(jù)端口分配直流電能。
7.在包含使用中跨設(shè)備與一個(gè)或多個(gè)受電設(shè)備通信的數(shù)據(jù)交換機(jī)的以太網(wǎng)供電系統(tǒng)中，一種在所述中跨設(shè)備中向所述一個(gè)或多個(gè)受電設(shè)備分配直流電能的方法，其特征在于，包括通過所述中跨設(shè)備的普通端口從所述純數(shù)據(jù)交換機(jī)接收數(shù)據(jù)流和電能管理流；將所述數(shù)據(jù)流與所述電能管理流分離開來；將所述數(shù)據(jù)流發(fā)往所述受電設(shè)備其中之一；根據(jù)所述電能管理流確定如何向所述一個(gè)或多個(gè)受電設(shè)備分配直流電能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述確定步驟包括將所述電能管理流發(fā)往所述中跨控制器，以此來確定如何分配所述直流電能；根據(jù)來自所述中跨控制器的所述管理流控制所述中跨設(shè)備中的直流電源。
9.一種通信系統(tǒng)，其特征在于，包括包含第一組數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)交換機(jī)；一個(gè)或多個(gè)受電設(shè)備；中跨設(shè)備，設(shè)置于所述數(shù)據(jù)交換機(jī)和所述受電設(shè)備之間，包括第二組數(shù)據(jù)端口，其通過第一通信鏈路連接到所述數(shù)據(jù)交換機(jī)的第一組數(shù)據(jù)端口；第三組數(shù)據(jù)端口，其通過第二通信鏈路連接到所述一個(gè)或多個(gè)受電設(shè)備設(shè)備；所述第二組數(shù)據(jù)端口包括數(shù)據(jù)和管理綜合端口，其與所述數(shù)據(jù)交換機(jī)的對(duì)應(yīng)端口之間傳送數(shù)據(jù)流和電能管理流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述中跨設(shè)備通過所述第二通信鏈路向所述一個(gè)或多個(gè)受電設(shè)備設(shè)備提供直流電能，所述電能管理流確定如何向所述第三組數(shù)據(jù)端口分配所述直流電能。
全文摘要
以太網(wǎng)供電(PoE)通信系統(tǒng)在同一通信鏈路上提供電能和數(shù)據(jù)通信，其中供電設(shè)備(PSE)向受電設(shè)備(PD)提供DC電能(例如48伏DC)。在同一通信介質(zhì)上，該DC電能與高速數(shù)據(jù)同時(shí)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)往另一節(jié)點(diǎn)。對(duì)純數(shù)據(jù)交換機(jī)(也就是非PoE)而言，在純數(shù)據(jù)交換機(jī)和PD設(shè)備之間連接有中跨設(shè)備，這樣便可向PD設(shè)備輸入DC電能。該中跨設(shè)備包括數(shù)據(jù)和管理綜合端口，它既可與純數(shù)據(jù)交換機(jī)之間傳送高速數(shù)據(jù)分組，又可與純數(shù)據(jù)交換機(jī)之間傳送管理分組。該數(shù)據(jù)/管理綜合端口使得無需在中跨設(shè)備和純數(shù)據(jù)交換機(jī)上設(shè)置專門的管理端口。由于無需在數(shù)據(jù)交換機(jī)上使用額外的端口，數(shù)據(jù)交換機(jī)上的端口便得到更為充分的利用，同時(shí)還可降低中跨設(shè)備的成本。
文檔編號(hào)H04L12/24GK101043341SQ20071008966
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者韋爾·威廉·戴博 申請(qǐng)人:美國(guó)博通公司