CN101027870A - 通信系统、分配单元和网络设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种具有分配单元(1)的通信系统(10)，其中该分配单元与供电单元(2)相连接，在该供电单元上可以连接多个网络设备(3)。与所述分配单元(1)相连接的每个网络设备(3)都具有至少一个网络单元(31、32、33)，其中每个网络设备(3)都由所述分配单元(1)提供能量和消息。布置于所述每个网络设备(3)中的组件(4)被配置使得从无源部件(51、52、53)的网络(5)中求出一个表征该网络(5)的参数，其中该参数能够阐明所述网络设备(3)的能量需求，其中所述网络设备(3)的每个网络单元(31、32、33)都具有至少一个无源部件(51、52、53)，该无源部件是所述网络(5)的组成部分。

Description

通信系统、分配单元和网络设备

本发明涉及具有分配单元的通信系统，其中所述分配单元具有供电单元，在该通信系统上可连接多个网络设备(尤其是通信终端设备)。此外本发明还涉及在该通信系统中所使用的分配单元和网络设备。

为了在工作和日常生活中在较大程度上整合网络设备，诸如网络摄像机、扬声器、无线网络的接入点或通信设备，一个重要的前提就是减少连接所需的电缆。通过诸如无线LAN、蓝牙和DECT的技术的无线数据传输虽然节省了数据传输所需的所谓“双绞线”，但是为了供电大多还需要一个电源线。在又被称作以太网供电(Power overEthernet，PoE)的标准IEEE 802.3af中通过双绞线来进行网络设备的供电，这样就可以取消供电线。这不但没有对用户的舒适性产生影响，而且尤其对于网络运营商降低了安装开销和安装成本。

以太网供电是用于有线因特网的一种技术，是当今最广泛的LAN技术(Local Area Network，局域网)。PoE实现了通过数据电缆而不是通过供电线来提供用于驱动单个设备所需的电功率。由此可以减少为安装网络而必需敷设的电缆的数量，这导致在安装时的较低的造价、较短的停机时间、较简单的维护和较高的灵活性。从而不必给网络的每个接入节点配备电气安装并还安装插座。这种技术尤其适合于诸如因特网协议(IP)电话的应用。

在标准IEEE 802.3af中划分了两种基本部件。耗电器称为“PoweredDevices”(PD)，供电器称为“Power Sourcing Equipment”(PSE)。

该标准规定利用48V的直流电压来进行传输，其中在连续运行中的电流消耗限制于350mA。最大供电功率限制于15.4瓦，终端设备的最大功率消耗在扣除线路损耗后限制于13瓦。在延续100ms的启动阶段中，该终端设备可以下降为500mA。网络设备的供电通过标准的3类或5类电缆和标准的R145插头来实现。其中该方法利用了以下事实，即：在10Base-T和100Base-TX-Ethernet的情况下在现有的四个线芯对中仅使用了两对来进行数据传输。

802.3af标准的中心点是对网络设备的自动识别。这通过称为“阻性功率探测(resistive Power Discovery)”的方法来实现。在通过电缆提供驱动电流之前，该供电设备(Power Sourcing Equipment)对网络设备(Powered Device)验证兼容性。为此，它以周期性的间隔提供一个最小电流，并以这种方法来识别该终端设备是否具有25千欧姆的终端电阻。如果是这种情况，那么就可以通过该网络来进行供电。接着该供电设备给该网络设备提供一个微小的功率。现在该网络设备将它的关于它属于所支持的五个功率类中的哪一个的标识进行信令发送。于是该供电设备给该网络设备提供所期望的功率。这种识别总共延续约1秒。在下列表格中列出了在标准802.3af中所定义的网络设备可以在其中运行的不同类。

类	应用	最大消耗功率(PD)	终端电阻	最大电流
					0	缺省	0.44至12.95W	4420Ω±1％	15.4W
1	可选	0.44至3.84W	953Ω±1％	4.0W
					2	可选	3.84至6.49W	549Ω±1％	7.0W
3	可选	6.49至12.9 5W	357Ω±1％	15.4W
					4	可选	--	255Ω±1％	15.4W

网络设备的功率消耗对于供电设备中的节能是重要的。对于最佳的能量管理来说，重要的是网络设备确切地鉴别其功率类。如果在启动阶段不能鉴别确切的功率类，那么就总是认为功率类0(缺省)是合关系密切的。该供电设备从而必须与实际所需的能量需求无关地给每个所连接的网络设备提供最大12.95瓦的能量需求。

鉴别正确的功率类在所谓的模块化网络设备中是尤其重要的，其中模块化网络设备在通信终端设备中是知晓的，这是因为在其功率消耗具有不同数量的结构分级的网络设备必须按照配置划分为不同功率类。用于最佳地求出在供电设备中要提供的能量的已知方法是基于网络设备的基本初始化的专有协议，其中该网络设备将所需的功率消耗进行信令传输。但是这种优选方法的缺点在于，该网络设备为此必须首先转换到一种状态中，在该状态中可以进行软件基础的配置。

另外公开的是在供电设备中介入管理，尤其在向供电设备报告功率类0(缺省)的网络设备中。在此实际的功率消耗被通知给该供电设备，并从而不超过该供电设备的构造形式所要求的功率界限。首先，在其中网络设备经常更换并被替换为其他网络设备的网络设备中，这种管理开销在组织和经济观点方面是个缺点。

从而本发明的技术问题在于，揭示了以简单的方式和方法来实现将实际所需的能量需要通知给供电器的措施。

该技术问题通过具有权利要求1的特征的一种通信系统、并通过具有权利要求8的特征的一种分配单元和具有权利要求9的特征的一种网络设备而得到解决。

有利的扩展方案在从属权利要求中给出。

本发明的通信系统具有一个称作分配单元的供电设备，其中该分配单元与一个供电单元相连接，在该分配单元上可连接多个网络设备。连接到该分配单元的每个网络设备都具有至少一个网络单元，其中每个网络设备由该分配单元来提供能量和消息。另外在每个网络设备中都分配了一个组件，该组件被配置用于从无源部件的网络中求出表征该网络的参数，该参数能够阐明该网络设备的能量需求，其中该网络设备的每个网络单元都具有至少一个无源部件，该无源部件是该网络的组成部分。

利用本发明的通信系统尤其可以毫无问题地对模块化的网络设备关于其功率类进行精确的分级。按照该模块化网络设备的结构分级，该网络设备具有不同的参数，该参数由该网络设备的不同的无源部件产生。该网络设备的组合方式在此通过各网络单元的数量和组分来确定。

在本发明的符合目的的扩展方案中，网络设备的网络单元相互连接，并且各网络单元的无源部件通过一个总线相互连接。由此以尤其简单的方法实现了无源部件至网络的电气连接，由此所述组件可以求出表征该网络的参数。

在另一改进方案中，各网络单元的无源部件通过总线并联。

作为无源部件优选地使用电阻、电容和二极管。在此如果在每个网络单元中分别仅设置一个单独的无源部件、诸如一个电阻，那么这就足够了。由于通过总线连接了无源部件，在组件上的总电阻就变化了，那么就可以按照IEEE 802.3af标准来给总电阻分配一个功率类。

根据本发明的一个扩展方案，直接与该分配单元相连接的网络单元由一种通信终端设备、也即由一种基于因特网系统工作的电话来构成，其他的网络单元体现为通信扩展部件。这些通信扩展部件比如涉及用于连接耳机的音响适配器、显示模块、附加键盘或读卡器。

根据另一有利的扩展方案，该分配单元分别直接在该通信系统接入后就求出对该网络设备的网络进行表征的各个参数，以求出各网络设备的最大功率需求。也就是说，这意味着，为了求出表征能量消耗的网络设备的参数，必须是还没有进行网络设备的完全的启动。尤其没有必要的是，在该网络设备中执行的软件将该网络设备的配置进行传输，并把一个相应的状态以一个参数的形式传输到该组件并继续传输到该分配单元。相反，该组件可以从该无源总线的所产生的双极参数中求出该参数，并从而求出功率类，其中该参数由通过(无源)总线连接的无源部件的网络来形成。在此该总线保证了不用处理器或软件的参与在组件的启动阶段中通过门逻辑就已经可以求出一个任意配置的网络设备的相应功率类的选择。这种求出从而可以按照IEEE标准802.2af的规范来进行。

下面借助附图来对本发明进行详细解释。

在附图中示出了一种通信系统10。该通信系统具有一个分配单元1和一个比如与之相连接的网络设备3。为了简化而仅仅示出了单独一个网络设备3。实际上在该分配单元1上可以连接多个网络设备3。在该网络设备3和该分配单元1之间通过一个电缆9相连接，其中该电缆由多个导线6、7、8组成。

在该分配单元1中可以集成一个供电单元2，如附图所示。这种配置称作“端电压插入”。其中比如是一个诸如开关的有源部件，该有源部件通过该电缆9给所连接的网络设备3直接提供电流。这样布置的优点在于将功能紧凑集中在一个单元中。也可以考虑以下一种实施，其中该分配单元1和该供电单元2作为分离的部件来实施。这种布置称作“中间电压插入”。在这种扩展方案中，与该分配单元1相对应的一个简单的开关与一个所谓的电源集线器(Hub)相连接，其中该电源集线器承担了所连接的网络设备3的供电。

该网络设备3通过该电缆9的一个导线7而被提供电流，并通过一个或多个导线8来进行数据交换。此外还设置有一个线对(附图标记6)，借助该线对来连接在该网络设备3中所设置的组件4。该组件4另外还与至少由无源部件51、52、53组成的一个网络5相连接。在该网络设备的启动阶段中，由该分配单元1通过该线对6来查询组件4的终端电阻。该终端电阻就是表征该网络设备3的一个参数，通过该参数该分配单元1就可以根据IEEE 802.af标准来划分一个功率类。

本发明的通信系统3尤其适合于模块化构建的网络设备。在本实施例中，该网络设备3包含一个网络单元31，其中该网络单元比如可以由一个通信终端设备(一个基于因特网协议运行的电话)来构成。其中设置有组件4以及至少一个无源组件51。另外比如还设置有另外两个网络单元32、33，其中这两个网络单元分别通过一个电缆9与该网络单元31相连接。在本发明的实施例中仅仅比如按照以下方式来连接即：各网络单元31、32、33相互串行连接。比如体现为通信扩展单元(比如显示器、附加键盘等)的其他网络单元32、33中的每一个都同样具有至少一个无源部件52或53。

该无源部件51、52、53在最简单的情况下可以分别由一个电阻来构成，这些电阻以所示的方法通过被构造为总线的线对6来相互并联。自然也可以考虑由多个部件、尤其电阻、二极管、电容来构成无源部件51、52、53。在任何情况下，由于增加了另外一个网络单元而使在组件4上的网络5的终端电阻发生变化。从而保证了能够与网络单元32、33的数量和方式无关地通过组件4来求出表征该网络的一个参数，其中就可以给该组件本身中的参数或者给该分配单元1中的参数划分一个IEEE802.3af的功率组。

前述解决方法的优点在于，为了求出一个网络设备3的功率类根本无需运行诸如处理器或其上所执行的软件之类的有源部件。在网络设备启动阶段之后网络5的电阻就直接存在于组件4的相应入口上，从而使得分配单元1能够对多个网络设备3的功率需求进行规划。

此外现有技术所推荐的现有的管理开销或专有协议从而不再是必要的。

Claims (9)

1.通信系统(10)

-具有一分配单元(1)，其中该分配单元(1)与一供电单元(2)相连接，在该供电单元上可以连接多个网络设备(3)，

-其中与所述分配单元(1)相连接的每个网络设备(3)都具有至少一个网络单元(31、32、33)，其中每个网络设备(3)都由所述分配单元(1)提供能量和消息，

-具有布置在所述每个网络设备(3)中的组件(4)，其中该组件(4)被配置成使得从无源部件(51、52、53)的一个网络(5)中求出表征该网络的一个参数，该参数能够阐明所述网络设备(3)的能量需求，其中所述网络设备(3)的每个网络单元(31、32、33)都具有至少一个无源部件(51、52、53)，该无源部件是所述网络(5)的组成部分。

2.根据权利要求1所述的通信系统，

其特征在于，

所述网络设备(3)的网络单元(31、32、33)相互连接，并且各个网络单元(31、32、33)的无源部件(51、52、53)通过一个总线(6)相互连接。

3.根据权利要求1或2所述的通信系统，

其特征在于，

各个网络单元(31、32、33)的无源部件(51、52、53)通过所述总线(6)相并联。

4.根据前述权利要求之一所述的通信系统，

其特征在于，

采用电阻、电容和二极管作为无源部件(51、52、53)。

5.根据前述权利要求之一所述的通信系统，

其特征在于，

直接与所述分配单元(1)相连接的网络单元(3)由一个通信设备来构成，所述其他的网络单元(32、33)体现为通信扩展部件。

6.根据前述权利要求之一所述的通信系统，

其特征在于，

所述分配单元(1)分别直接在所述通信系统接入之后求出表征所述网络设备(3)的网络(5)的所述参数，以求出各个网络设备(3)的最大功率需求。

7.根据前述权利要求之一所述的通信系统，

其特征在于，

所述通信系统包含有根据标准802.3af的数据和电流传输装置。

8.分配单元(1)，用于根据权利要求1-7之一所述的通信系统中。

9.网络设备(3)，用于根据权利要求1-7之一所述的通信系统中。

Images