CN101112042A - 区分网络接口卡和以太网供电系统的短路状态 - Google Patents

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Abstract

一种用于区分网络接口卡(NIC)和以太网供电(PoE)系统中短路状态的新型系统和方法。一种向用电设备(PD)供电的系统包括PD探测电路，它生成输送给被探测设备的检测信号，并且确定响应所述检测信号而产生的响应信号；和控制电路，它根据所述响应信号确定检测值。如果所述检测值在第一预定范围，所述控制电路检测到短路；如果所述检测值在第一预定范围之外的第二预定范围，检测到NIC。

Description

区分网络接口卡和以太网供电系统的短路状态
本申请要求美国临时专利申请号60/646,509的优先权，该申请的申请日为2005年1月25日，发明名称为″支持先进的以太网供电系统的系统和方法″。
技术领域
[0001]本发明涉及供电系统，更具体地讲，涉及用于区分网络接口卡(NIC)的存在和以太网供电(PoE)系统的短路状态或不适当设备存在的电路和方法。
背景技术
[0002]在过去若干年中，以太网已成为局域网络最常用的方法。IEEE 802.3组，以太网标准的发起人，业已开发了该标准的延伸形式，称作IEEE 802.3af，定义通过以太网电缆供电。IEEE 802.3af标准定义以太网供电(PoE)系统，该系统涉及通过非屏蔽双绞线将电力从供电设备(PSE)传输到位于链路相对侧的用电设备(PD)。传统上，网络设备诸如IP电话，无线LAN接入点，个人计算机和网络摄像机需要两个连接：一个接至LAN，而另一个接至供电系统。所述PoE系统消除了需要额外的插口和接线，以向网络设备供电。取而代之的是，通过用于数据传输的以太网电缆供电。
[0003]如IEEE 802.3af标准所定义的，PSE和PD是非数据实体，允许网络设备利用与用于数据传输同类的电缆供电和获得电力。PSE是在物理连接点电连接至电缆的设备，它向链路供电。PSE通常与以太网交换机，路由器，网络集线器或其他网络交换设备或中跨供电设备相连。PD是获得供电或请求供电的设备。PD可以与诸如数字IP电话，无线网络接入点，PDA或笔记本电脑扩展坞，移动电话充电器和HVAC恒温器等设备相连。
[0004]PSE的主要功能是为请求供电的PD搜索链路，可选地对PD进行分级，如果检测到PD则向所述链路供电，监测链路上的供电，并且当不再请求或需要时切断电源。PD通过呈现由IEEE802.3AS标准定义的PoE检测信号来参与PD检测过程。所述PD检测信号具有通过PSE测定的电学特征，如19-26.5KΩ范围内的签名电阻。
[0005]在PD检测过程中，PSE产生一检测信号，提供给连接到所述链路的一设备。由PSE测定的响应信号表示被探测设备的电阻。如果所述电阻在由IEEE802.3af标准定义的范围内，PSE推断存在有效的PD。
[0006]如果所述电阻低于IEEE 802.3af可接受的范围，检测信号可指示插入了不适当的设备。另外，在PD检测过程中检测到的非常低的电阻可表示短路状态，或存在连接到链路的网络接口卡(NIC)。通常的NIC阻抗为150Ω。因此，现有的PSE不能够根据PD检测过程中测定的PD响应信号来确定是否检测到NIC，存在短路状态，或插入了具有低电阻的不适当设备。
[0007]虽然NIC的存在被认为是正常状态，希望在检测到插入不适当的设备或短路状态时可以通知使用者。因此，需要一种PD检测方案，它使PSE能够将存在NIC和短路状态以及存在不适当的设备区分开。
发明内容
[0008]本发明提供了一种新型的系统和方法，用于区分网络接口卡(NIC)和以太网供电(PoE)系统中的短路状态。根据本发明的一个方面，向用电设备(PD)供电的系统包括PD探测电路，它生成一检测信号提供给被探测的设备，并确定响应所述检测信号而产生的响应信号；和控制电路，它根据响应信号确定检测值。如果所述检测值在第一预定范围，所述控制电路检测到短路；如果所述检测值在第一预定范围之外的第二预定范围，所述控制电路检测到NIC。
[0009]根据本发明的另一方面，如果所述检测值在第一和第二预定范围之外的第三预定范围，所述控制电路确定检测到了不适当的PD。
[0010]根据本发明的另一方面，如果响应信号不超过阈值，所述控制电路控制PD探测电路以增加检测信号值。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述检测值包括检测电阻值，表示被探测的设备的电阻。如果检测电阻值小于第一预定电阻，检测到短路。如果检测电阻值在第一预定电阻和高于第一预定电阻的第二预定电阻之间的范围，检测到NIC。如果检测电阻值超过第二预定电阻，检测到不适当的PD。
[0012]例如，PoE系统中的供电设备(PSE)可以包括探测电路，它产生第一检测电流提供给被探测的设备，并且确定响应第一检测电流而产生的第一响应电压。如果第一响应电压小于阈值，所述探测电路产生大于第一检测电流的第二检测电流，并且确定响应第一检测电流而产生的第二响应电压。根据第二响应电压和第一响应电压之间的差，检测电路可以确定检测电阻值，表示被探测设备的电阻。
[0013]根据本发明的方法，执行以下步骤，以检测PoE系统中的PD.
-产生第一检测信号提供给被探测的设备，以确定第一响应信号，和
-如果第一响应信号小于阈值，产生大于第一检测信号的第二检测信号。
[0014]所述方法还涉及确定检测电阻值的步骤，所述电阻值由响应第二检测信号而产生的第二响应信号和第一响应信号之间的差确定。
[0015]如果检测电阻值小于第一预定电阻，检测到短路状态。如果检测电阻值在第一预定电阻和大于第一预定电阻的第二预定电阻之间的范围，检测到NIC。最后，如果检测电阻值超过第二预定电阻，检测到不适当的PD。
[0016]通过以下详细说明，本领域技术人员会更方便地理解本发明的其他优点和方面，其中仅通过说明实施本发明的最佳方式的形式，示出并且披露了本发明的实施例。正如所要披露的，本发明能够以其他和不同的实施例实施，并且它的若干细节能够以各种显而易见的方式进行改进，所有这样的改进不偏离本发明的构思。因此，附图和说明被视为是说明性的，而不是限制性的。
附图说明
[0017]以下对本发明实施例的详细说明通过结合以下附图能够得到最佳的理解，其中特征不一定按比例绘制，而是以最佳示出相关部件的形式绘制，其中：
图1示出用于检测本发明的用电设备(PD)的示例性系统的方框图。
图2是检测源的诺顿等效电路。
图3是流程图，示出用于控制系统运算的控制算法，用于检测NIC的存在，短路状态，或不适当的用电设备。
具体实施方式
[0018]本发明将以检测以太网供电(PoE)系统中的用电设备(PD)为例进行说明。不过，显而易见的是，本文所披露的构思可应用于识别与供电系统中的供电链路连接的任何设备。
[0019]图1示出本发明的PD检测系统10在PoE系统中的简化方框图，它包括PSE 12，和通过链路16，如在IEEE 802.3af标准中定义的2对链路可连接到PSE12的PD14。PD检测系统10包括检测源18和控制器20，可置于PSE 12中。
[0020]检测源18可以是强制电流检测源，它产生检测电流Idet，用于探测连至链路16的设备，如PD 14。然后，检测源18确定响应提供给被探测设备的检测电流Idet而产生的电压Vres。控制器20可以是安置在PSE 12中的状态机或微控制器。
[0021]图2示出检测源18的诺顿等效电路，它包括电流源22，平行于电流源22连接的源电阻Rsc，和平行于源电阻Rsc连接的电压监控器24。
[0022]在检测用电设备的每个测试中，检测源18产生的检测电流Idet可对应由IEEE 802.3af标准定义的从2.8V-10V电压范围内的检测电压Vdet。源电阻Rsc可以在100KOhm-100MOhm范围内。不同检测试验产生的检测电流Idet的值之间的最小电流差对应1V的Vdet电压差。
[0023]电压监控器24确定响应提供给被探测设备的检测电流Idet而产生的电压Vres。所述设备的检测电阻Rdet被确定为
Rdet＝ΔVres/ΔIdet，
其中，ΔIdet是不同测试中检测电流之间的差，而ΔVres是响应相应的检测电流而产生的电压之间的差。
[0024]如果检测电阻在由IEEE 802.3af标准定义的范围内时，PSE12推断有效的P D连接至链路16。不过，如果检测电阻低于IEEE 802.3af可接受的范围，PSE12可能不能确定是否存在网络接口卡(NIC)，检测到短路，或插入了具有低电阻的不适当的设备。
[0025]虽然NIC的存在被认为是正常状态，当检测到插入不适当的设备或短路时，可能需要通知使用者。图3是流程图，示出由控制器24执行的控制算法，使PD检测系统10能够检测NIC的存在，短路状态，或不适当的设备。
[0026]在启动PD检测程序之后(步骤102)，控制器20要求检测源18生成检测电流I1。例如，可能产生240μA的电流。经过等于例如160ms的预定等待时间之后，控制检测源18，使电压监控器24能够测量电压V1，所述电压V1响应提供给被探测设备的电流I1而形成(步骤104)。
[0027]然后，控制器20将测定电压V1和预定的阈值电压Vth作比较(步骤106)。例如，阈值电压Vth可以等于0.8V。低于阈值电压Vth的电压V1表示被探测的设备可能具有很低的电阻，或检测到短路。因此，如果电压V1不超过阈值电压Vth，控制器20指示检测源18生成大于检测电流I1的检测电流I2，以便执行具有更好分辨力的检测程序(步骤108)。例如，检测电流I2可以等于240μA。如果电压V1超过阈值电压Vth，控制器20控制检测源18以执行常规的PD检测程序。例如，检测源18可以执行由IEEE 802.3af标准定义的PD检测程序。
[0028]在生成检测电流I2之后，检测源18测量响应输送给被探测设备的检测电流I2而产生的响应电压V2。如果该设备是NIC，用于第二测量的更大电流I2导致由NIC产生的电压差大到足以区分NIC和短路。
[0029]然后，在步骤112中，控制器20按以下方式计算被探测设备的检测电阻Rdet：
Rdet＝(V2-V1)/(I2-I1)。
[0030]在步骤112中，计算得到的检测电阻Rdet与选择用于表示短路状态的第一预定电阻值R1进行比较。例如，第一预定电阻值R1可能等于100Ω。如果检测电阻Rdet小于第一预定电阻R1，控制器20推断检测到了短路(步骤114)。
[0031]如果检测电阻Rdet不小于第一预定电阻R1，计算得到的检测电阻Rdet与第二预定电阻值R2进行比较，所述第二预定电阻值被选择用于区分NIC和具有低电阻的不适当的用电设备(步骤116)。例如，第二预定电阻值R2可能等于300Ω。
[0032]如果检测电阻Rdet不超过预定电阻值R2，控制器20推断检测到了NIC(步骤118)。不过，如果检测电阻Rdet超过预定电阻值R2，控制器20确定被探测的设备是具有低电阻的不适当的设备(步骤120)。
[0033]PSE12可包括指示设备，以向用户提供检测状态的信息。由于NIC接至以太网链路被认为是正常状态，只有在检测到短路或插入不适当的用电设备时才通知使用者。
[0034]以上说明示出并披露了本发明的各个方面。另外，所示出和披露的内容仅是优选实施例，但如上所述，应当理解，本发明能够使用各种其他组合，改进，和环境，并且能够在本文所表述的发明构思范围内进行改变或改进，与上述教导，和/或相关领域的技能或知识匹配。例如，除了在强制电流模式下工作外，本发明的检测源可以在强制电压模式下工作，以生成输送给被探测设备的检测电压，并且测量响应所生成检测电压而产生的响应电流。
[0035]上述实施例还可用于解释已知用于实施本发明的最佳模式，并且使得本领域技术人员能够以上述或其他实施例的形式利用，并且根据本发明的具体应用或用途的要求进行各种改进。
[0036]因此，本说明书不试图将本发明局限于本文所披露的形式。另外，希望将所附权利要求书理解成包括可选实施例。

Claims (19)

1.一种向以太网供电(PoE)系统中的用电设备(PD)供电的系统，包括：
PD探测电路，用于确定响应输送给被探测设备的检测信号而产生的响应信号，和
控制电路，响应根据所述响应信号确定的检测值，所述控制电路被设置用于确定如果所述检测值在第一预定范围，检测到短路，和确定如果所述检测值在第一预定范围之外的第二预定范围，检测到网络接口卡。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被设置用于确定如果所述检测值在第一和第二预定范围之外的第三预定范围，检测到不适当的设备。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被设置以控制所述PD探测电路，如果响应信号不超过阈值则增加所述检测信号值。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述检测值包括检测电阻值，表示被探测设备的电阻。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制电路被设置以确定如果检测电阻值小于第一预定电阻，检测到短路状态。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制电路被设置以确定如果检测电阻值在第一预定电阻和大于第一预定电阻的第二预定电阻之间的范围，检测到网络接口卡。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制电路被设置以确定如果检测电阻值超过第二预定电阻，检测到不适当的设备。
8.一种以太网供电(PoE)系统中的供电设备(PSE)，包括：
探测电路，用于确定响应提供给被探测设备的第一检测电流而产生的第一响应电压，和
检测电路，响应所述探测电路，以确定检测电阻值，表示被探测设备的电阻，
检测电路被设置用于确定如果检测电阻值在第一预定范围，检测到短路状态；和，如果电阻检测值在第一预定范围之外的第二预定范围，确定检测到网络接口卡。
9.根据权利要求8所述的PSE，其中，所述检测电路被设置用于确定如果检测电阻值在第一和第二预定范围之外的第三预定范围，检测到不适当的设备。
10.根据权利要求8所述的PSE，其中，所述探测电路被设置用于当第一响应电压小于阈值时，产生大于第一检测电流的第二检测电流。
11.根据权利要求10所述的PSE，其中，所述检测电阻值通过响应第二检测电流而产生的第二响应电压和第一响应电压之间的差来限定。
12.根据权利要求11所述的PSE，其中，所述检测电路被设置以确定如果检测电阻值小于第一预定电阻，检测到短路状态。.
13.根据权利要求12所述的PSE，其中，所述检测电路被设置以确定如果检测电阻值在第一预定电阻和大于第一预定电阻的第二预定电阻之间的范围内，检测到网络接口卡。
14.根据权利要求13所述的PSE，其中，所述检测电路被设置以确定如果检测电阻值超过第二预定电阻，检测到不适当的设备。
15.一种检测以太网供电(PoE)系统中用电设备(PD)的方法，包括以下步骤：
产生输送给被探测设备的第一检测信号，以确定第一响应信号，和
如果第一响应信号小于阈值，产生大于第一检测信号的第二检测信号。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括确定检测电阻值的步骤，所述检测电阻值由响应第二检测信号而产生的第二响应信号和第一响应信号之间的差限定。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括如果检测电阻值小于第一预定电阻，检测到短路状态的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括如果检测电阻值在第一预定电阻和大于第一预定电阻的第二预定电阻之间的范围内，检测到网络接口卡的步骤。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括如果检测电阻值超过第二预定电阻，检测到不适当设备的步骤。
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