CN101192938A

CN101192938A - 一种以太网供电系统及方法

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Publication number: CN101192938A
Application number: CNA200710194579XA
Authority: CN
Inventors: 韦尔·威廉·戴博
Original assignee: Zyray Wireless Inc
Current assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: EP1928121B1; EP1928121A2; TWI401911B; EP1928121A3; US20080129118A1; KR20080049641A; HK1120686A1; KR100940923B1; TW200841636A; US8576873B2; CN101192938B

Abstract

本发明涉及以太网供电(PoE)应用中发现信道阻碍的系统和方法。PoE应用中的电缆功率损耗是与电缆本身的电阻相关的。可将PHY设计为可测量以太网电缆的电学特性(例如，插入损耗、串扰、长度、中断等等)，从而可确定电缆电阻。所确定的电缆电阻可用于供电决策，以及调节分配给电源设备端口的功率。

Description

一种以太网供电系统及方法

技术领域

本发明涉及网络电缆系统及方法，更具体地说，涉及一种以太网供电(PoE)应用中信道阻碍的发现。

背景技术

IEEE802.3afPoE标准提供了一架构，其用于通过以太网电缆，将电源从电源设备(PSE)传输到受电设备(PD)。在该PoE过程中，首先执行有效设备的侦测。该侦测过程确认是否连接了有效设备，以确保电源不应用于非POE设备。

在发现一有效PD后，PSE可任意执行一电源等级。对于PD设备，IEEE802.3af定义了5个电源等级。电源分级过程的完成使得PSE能够管理电源，从而对连接到PSE的不同PD传输电源。如果对于一特定的PD确定了一特定的电源等级，那么PSE可对该PD分配合适的电源。如果未执行电源分级，那么将使用默认的等级，即PSE将整个15.4W的功率提供给一特定的端口。

对连接到PSE的不同PD的功率分配(power budgets)的管理，，对于PSE的有效操作是非常重要的。在PoE广延(Broad Reach)应用中，功率分配的管理更加重要，在该应用中，PD通过超过100米(例如300-500米)的以太网电缆连接到PSE。通常，可分配给不同PD的电源总量限于PSE的容量范围。因此，需要一种机制，以使得PSE能够确定供应给每一端口的准确的电量。

发明内容

一种控制对受电设备供电的系统和/或方法，在至少一张附图中进行了描述，并在权利要求中进行了完整的说明。

依据本发明的一个方面，提供一种以太网供电系统，包括：

受电设备检测部件，用于检测受电设备的存在，所述受电设备通过以太网电缆连接到电源设备端口；

电缆检测部件，用于测量所述以太网电缆的电学特性；以及

电源控制器，用于基于所述以太网电缆中间连接器的存在性，控制对所述电源设备端口的电源分配，其中用所述经测量的电学特性表示所述存在性。

优选的，所述电缆检测部件测量所述以太网电缆中的中断。

优选的，所述电源控制器基于电缆类型、电缆长度、以及所述连接器的存在性，控制所述电源分配。

优选的，所述电源控制器基于所述以太网电缆的电阻，控制所述电源分配，其中使用所述以太网电缆的所述类型确定所述以太网电缆的所述电阻。

优选的，所述电源控制器基于所述以太网电缆的有效性，控制电源分配。

优选的，所述电源控制器确定分配给所述端口的功率分配。

根据本发明的一个方面，提供一种以太网供电的方法，包括以下步骤：

在经由以太网电缆的由受电设备到电源设备端口的连接上，基于测量的电学特性确定所述以太网电缆中间是否存在连接器；

将功率分配给所述电源设备端口，所述分配的功率基于所述确定步骤。

优选的，所述确定步骤包括测量所述以太网电缆中的中断。

优选的，所述分配的功率分配基于电缆类型、电缆长度、以及所述以太网电缆中间连接器的存在性。

基于测量的以太网电缆的电学特性，确定所述以太网电缆中间是否存在连接器，所述以太网将受电设备连接到电源设备；

基于所述连接器确定步骤，确定是否对所述受电设备供电。

优选的，在以太网电缆大于100米时，使用所述供电确定步骤。

优选的，在以太网增强应用中使用3类电缆时，使用所述供电确定步骤。

优选的，所述供电确定步骤也基于所述以太网电缆的类型和长度。

优选的，所述确定步骤基于在所述以太网电缆中确定所述中断。

附图说明

通过以下的描述和附图，可以更深入地理解本发明的各种优点、各个方面、创新特征、及其实施例的细节。本发明是通过一些实施例进行描述的，因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明以太网供电(PoE)系统一实施例的示意图；

图2A和2B是本发明模拟PoE系统的电路原理图；

图3是本发明PoE过程的流程图；

图4是本发明介质相关接口链路中间的连接器的一例子的示意图；

图5是本发明可将电缆的特性信息从PHY发送到PSE的PoE系统的一实施例的示意图；

图6是本发明将电缆的特性信息从PHY发送到PSE的过程的流程图。

具体实施方式

接下将对本发明的不同实施例进行详细讨论。尽管是对特定的实施进行讨论，但是可以理解这仅仅是为了举例说明。本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。

图1是本发明以太网供电(PoE)系统一实施例的示意图。如图所示，PoE系统包括电源设备(PoE)120，其将电源发送到受电设备(PD)140。PSE发送到PD的电源通过跨越变压器的中央抽头(taps)的应用电压提供，该变压器连接到负载在以太网电缆内的一对发送(TX)和一对接收(RX)线。这两对TX和RX线使得数据在以太网PHY110和130之间传输。

图1进一步展示出，PD 140包括802.3af模块142。该模块所包括的电子设备使得PD 140能够以IEEE802.3af标准与PSE 120通信。PD 140还包括脉宽调制(PWM)DC:DC控制器144，其控制功率FET 146，其又为负载150提供恒定功率。通常地，存在两种负载：纯电阻负载(例如，灯泡)和由DC:DC功率控制器馈电的恒定功率负载。当前的应用主要是由DC:DC功率控制器馈电的恒定功率负载。

从PSE 120到负载150的功率传输可使用图2A所示的电路模型进行模拟。如图所示，电源为一电路提供一电压V_PSE，该电路包括第一并联电阻对(R₁、R₂)、负载电阻R_LOAD、和第二并联电阻对(R₃、R₄)。其中，第一并联电阻对R₁、R₂表示TX电线对的电阻，而第二并联电阻对R₃、R₄表示RX电线对的电阻。

电阻R₁、R₂、R₃、和R₄的阻值取决于以太网电缆的类型和长度。特别地，电阻R₁、R₂、R₃、和R₄具有一确定的电阻/长度，其取决于以太网电缆的类型(例如，3、5、6类线等等)。例如，对于5类以太网电缆，电阻R₁、R₂、R₃、和R₄具有的阻值大约为0.1Ω/米。因此，对于100米的5类以太网电缆，电阻R₁、R2、R3、和R4的每一个都具有10Ω的阻值。在该例子中，并联电阻R1和R2具有5Ω的阻值，而并联电阻R₃和R₄具有5Ω的阻值。经组合，可确定以太网电阻(R_cable)总的阻值为5Ω+5Ω＝10Ω。经简化的PoE电路模型可包括单一的如图2B所示的电缆电阻阻值R_cable。

如图2B进一步所示，该电路模型还包括串联电阻R_con。该串联电阻R_con表示由于介质相关接口(MDI)链路中间所存在的连接器而添加的电阻。如图3所示，MDI链路中间的连接器通过包括交叉连接系统、壁装电源插座、或位于MDI链路中间的类似设备引入。

注意到上面的，5类电缆的电阻R_cable大约为0.1Ω/米。对于100米的5类电缆，电阻R_cable因此为10Ω。应该注意到，该近似值包括电缆本身的电阻，同时也包括两个终端连接器的电阻。该两个终端连接器贡献给该电缆的电阻值大约为0.5Ω。

由于电缆在MDI链路中间包括附加的连接器，因此要在该电路模型中进一步添加电阻。其对总的电阻的贡献值表示为图2B电路模型中的R_con。对于一在MDI链路中间包括连接器的负载系统，R_con的阻值可达到大约2.5Ω。可以理解的，R_con的阻值可表示为对MDI链路真实的贡献。特别地，经对100米的5类电缆进行计算，当添加了10Ω的R_cable时，2.5Ω的R_con将使总的链路电阻增加25％。

在IEEE802.3af标准中，PSE可随意地执行分级步骤，以确定PD的电源等级。如下表1示出IEEE802.3af标准所支持的5个PD等级。

等级	使用	PSE的最小功率输出	PD处的最大功率输入
等级	使用	PSE的最小功率输出	PD处的最大功率输入	0	默认	15.4W	0.44 to 12.95W
1	可选择	4.0W	0.44 to 3.84W	0	默认	15.4W	0.44 to 12.95W
1	可选择	4.0W	0.44 to 3.84W	2	可选择	7.0W	3.84 to 6.49W
3	可选择	15.4W	6.49 to 12.95W	2	可选择	7.0W	3.84 to 6.49W
3	可选择	15.4W	6.49 to 12.95W	4	保留	作为等级0	保留

表1

如图所示，等级0(默认)和等级3PD规定PSE的最小输出功率为15.4W。对于低功率PD(例如等级1和等级2设备)，PSE的最小输出功率分别规定为4.0W和7.0W。尽管可选择的，但是确认正确的PD电源等级能够使得PSE为每个端口仅提供其所需数量的电源。这有效地增加了PSE为与其连接的一组PD供电时的能力。

本发明的一个特点是对以太网电缆的一个或多个特性进行测量，以用于影响PoE系统的操作。在一实施例中，所测量的特性用于确定以太网电缆的一种或多种类型、以太网电缆的长度、和MDI链路中间连接器的存在性。然后所确定的以太网电缆的类型和长度、以及连接器的存在性，可用于估计以太网电缆的电阻。接着，所估计的以太网电缆的电阻可用于评估电缆中的功率损耗，该功率损耗影响对一特定的PSE端口的功率的分配。

图4示出本发明的一般过程。如图所示，该过程开始于步骤402，其测量以太网电缆的一个或多个特性。在一实施例中，该测量步骤的实施是作为以太网电缆的电学特性的PHY分析的一部分。例如，测量步骤的实施是作为PHY所执行的回声清除会聚过程(echo cancellation convergence process)的一部分。

在本发明的一实施例中，在步骤402所测量的以太网电缆的一个或多个特性，可使得PoE系统更好地估计以太网电缆的电阻。在此，所估计的实际的电缆电阻可使得PoE系统估计电缆的实际的功率损耗。在一实施例中，对PHY进行设计以测量特性，从而使得能够确定以太网电缆中的插入损耗、串扰、长度和中断(discontinuities)。

在步骤404，在测量以太网电缆的一个或多个特性后，PoE系统接着确定以太网电缆的类型、长度、以及链路中间连接器的存在性。可基于所测量的插入损耗、串扰、以及以太网电缆的长度，确定以太网电缆的类型。对以太网电缆的这些测量可使得PoE系统确定，例如该以太网电缆是否是3、5、6或7类的以太网电缆。在一实施例中，基于使用时域反射技术(TDR)所识别的中断，确定链路中间连接器的存在性。

可以理解的，不同类型的电缆具有与其相关的不同的电阻。需要注意的，3类电缆具有大约0.2Ω/米的电阻，而5类以太网电缆具有大约0.1Ω/米的电阻。链路中间连接器的存在也会增加有效的电缆电阻。在步骤404，一旦确定以太网电缆的类型、长度、以及链路中间存在连接器，在步骤406，PoE系统接着确定在PoE系统上的相关影响。

接着进行更细致的描述，PoE系统上的一特定影响可随有关的应用而不同。在此，本发明的一特点是：在动态的配置和操作过程中，PoE系统可使用电缆类型、电缆长度、和连接器的存在信息。例如，电缆类型、电缆长度、和连接器的存在信息可用于诊断以太网电缆、确定是否可为一PD供电，确定对一给定的PSE端口进行功率分配的调整，等等。

为了展示电缆类型、电缆长度、和连接器的存在信息对PoE系统的不同影响方式，考虑与IEEE802.3af规范所支持的传统的PoE系统相关的第一应用。在该应用中，电缆类型和长度的确定可用于确定电阻R_cable，而链路中间存在连接器的确定可用于确定电阻R_con(见图2B)。

在图2B的电路模型中，PD包括DC:DC变换器，负载R_L接收恒定功率R_L，加在其输入端的电压为V_L。因为P_L在负载处固定，P_L＝I*V_L，其中I是流过整个电路的电流。电缆的功率损耗就为P_loss＝I²*(R_cable+R_con)。

IEEE802.3af标准假设，当PD使用100m的3类电缆连接到PSE时，此最坏情况下的链路电阻为20Ω，所以对于PSE，规定15.4W的最小输出功率。在电流限制为350mA时，对于电缆，最坏情况的功率损耗为P_loss＝(350Ma)²*20Ω＝2.45W。该2.45W的最坏情况下的功率损耗是PSE的最小输出功率和PD获得的最大功率的差(例如，15.4W-12.95W＝2.45W)。

可基于确定的以太网电缆类型，调节分配给PSE端口的最坏情况下的功率分配。特别地，在不知道PoE系统别的特性时，以太网电缆的类型的确定可得到更准确的功率损耗的评估。例如，假定所测量到的特性表示：使用5类而不是3类线将PD连接到PSE。进一步假定存在负载系统(即链路中间的连接器)，并且假定最坏情况下的100米的电缆长度和350mA的电流，此时电缆电阻估计为：5类电缆的12.5Ω；而不是3类电缆的20Ω。所确定的电阻的减少，因此可将功率损耗降低为P_loss＝(350mA)²*12.5Ω＝1.53W。可比较最坏情况下的功率损耗，其差为2.45W-1.53W＝0.92W。所节省的0.92W的功率可降低对端口的功率分配，因此有效地增加了PSE的能力。

通过确定电缆长度和电缆类型，可更准确地估计功率损耗。在一实施例中，使用TDR确定电缆长度。加上补充的电缆长度信息，所估计的电缆电阻可从最坏情况下100米的负载系统进一步降低。例如，假设电缆类型确定为5类，并且进一步确定电缆长度为50米。在该例子中，R_cable可降低一半到5Ω。对于具有50米的5类电缆的负载链路，功率损耗为P_loss＝(350mA)²*(5Ω+2.5Ω)＝0.92W。相应所节省的功率为2.45W-0.92W＝1.53W，其可降低对端口的功率分配。应该注意的是，单独确定电缆类型也可获得如上所描述的功率节省。尽管现有的系统已经试图在典型的PoE应用中(例如，小于100米)，使用电缆长度确定，然而在大于100米的PoE应用中，使用电缆长度确定是本发明的独特特点。

根据本发明，通过附加确定链路中间存在(或没有)连接器，可更加准确地估计功率损耗。如果确定链路中间没有连接器，那么链路的电阻可进一步降低为R_con＝0。特别地，对于50米的5类电缆的无负载链路，功率损耗可为P_loss＝(350mA)²*(5Ω+0Ω)＝0.61W。相应所节省的功率为2.45W-0.61W＝1.84W，其表示：对于端口，节省了更多的电源供应。

通常地，确定的因素(例如电缆类型、电缆长度、和链路中间连接器的存在性)可用于降低功率分配。值得注意的，这些有益效果可在不知晓PoE系统任意附加信息的情况下实现。如果可获得附加信息的话，也可得到更详细的功率损耗计算。

跨越电缆的电压降可定义为V_PSE-V_L＝I*R_total，其中R_total＝R_cable+R_con。对于PD处电压V_L，该等式解为：

V_PSE-V_L＝I*R_total

V_PSE-V_L＝(P_L/V_L)*R_total

V_PSE*V_L-V_L ²＝P_L*R_total

V_L ²-V_PSE*V_L+P_L*R_total＝0

V_L＝[V_PSE+/-SQRT(V_PSE ²-(4*P_L*R_total))]/2

如果已知V_PSE为48V，P_L为12.95W(供给PD的最大功率)，以及R_total＝R_cable+R_con＝5Ω+2.5Ω＝7.5Ω(50米的5类电缆的负载系统的电阻)，那么V_L＝(48+/-SQRT(48²-4*12.95*7.5))/2＝(48+/-43.77)/2＝45.89V。接着可使用V_PSE-V_L＝I*R_total计算电流，即48V-45.89V＝I*7.5Ω，结果为I＝0.281A。则PSE的总功率输出为12.95乘以电缆中的功率损耗。在该例子中，电缆中的功率损耗为I²*R_total＝(0.281A)²*7.5Ω＝0.59W。在该例子中，对于PSE端口，总的功率分配为12.95W+0.95W＝13.54W。那么，所节省的功率分配为15.4W-13.54W＝1.86W。

如这些例子所示的，使用假设的最坏情况下的电缆将导致端口电源供应中不必要的浪费。当对所有的PSE端口进行合计后，电源供应中的浪费将不必要地降低了PSE的实际的供电能力。

根据本发明原则的第二应用为PoE+应用，例如未来的IEEE802.3at规范所支持的PoE+应用。PoE+应用设计为支持更大功率PD和假设使用5类线或更好的以太网电缆。对于双对PoE+系统，可考虑高达30W的PD；而对于4对PoE+系统，可考虑高达56W的PD。可以理解的，对于双对和4对系统可运用相同的原则。通常地，使用PoE+的更高功率的PD(例如WiMAX发送器、云台变焦距摄像机(pan-tilt-zoom cameras)、视频电话、以及精简用户端(thinclients))将变得可能。

在该应用中，本发明的原则首先用作诊断工具，以确认连接到PSE端口的以太网电缆。在一实施例中，该诊断工具将确认以太网电缆的一个或多个特性，并使用所获得的信息确定如何操作PoE+PD设备。例如，将PSE设计为能够对端口进行多少功率分配实现智能决策。

对于现有的802.3af装置，电缆中的最坏情况下的功率损失为P_loss＝(350mA)²*20Ω＝2.45W。该最坏情况下的功率损耗是基于由电缆和插线面板的限制产生的每PD350mA的电流限制和3类以太网电缆20Ω的电阻。在电流为双倍的PoE+装置中，例如，对于5类电缆的功率损耗为P_loss＝(700mA)²*10Ω＝4.9W＝2*P_loss。如该简单计算所示，PoE+装置中的功率损耗/米是现有的802.3af装置的两倍，甚至在电缆电阻降低了50％的情况下。对于链路中间包括有连接器的负载系统，该功率损耗更大。由于该原因，5类电缆的长度确认和链路中间的连接器的存在性表现为更重要的因数，据此能够相对于那些基于估计电缆中最坏情况下的功率损耗，作出对端口的功率分配更为正确的决定。例如，在无负载系统中，确定电缆的长度为25米，那么在电流700mA的情况下，计算功率损耗为(700mA)²*2.5Ω＝1.225W。这远远低于负载系统中100米5类电缆的功率损耗，其计算功率损耗为(700mA)²*(10Ω+2.5Ω)＝6.125W。当然，如果使用诸如相关信息V_PSE、P_L、V_L以及R_tot，对实际电流进行估计，所估计的电缆中的功率损耗将进一步降低。

例如，假设有一个100米5类电缆的负载系统，同时链路中间有连接器。其中，如果V_PSE是50V、P_L是20W、R_tot＝R_cable+R_con＝10Ω+2.5Ω＝12.5Ω，则可计算V_L＝(50+/-SQRT(50²-4*20*12.5))/2＝(50+/-38.73)/2＝44.36V。接着使用V_PSE-V_L＝I*R_tot计算电流，即50V-44.36V＝I*12.5Ω，结果I＝0.451A。在此，所估计的电缆的功率损耗为I²*R_tot＝(0.451A)²*12.5Ω＝2.54W，接着可将其用于估计对端口总的功率分配：20W+2.54W＝22.54W。

在另一实施例中，假设P_L是20W，R_tot确定为5Ω(50米、5类线、无负载)、已知V_L为48V。可以理解的，可使用不同的通信方法，例如层2通信的一些形式，可将V_L从PD发送到PSE。在该例子中，可计算电流I＝P_L/V_L＝20W/48V＝0.417A。则所估计的电缆的功率损耗为I²*R_tot＝(0.417A)²*5Ω＝0.87W，接着可将其用于估计对端口的总的功率分配20W+0.87W＝20.87W。

另外，对于PoE+装置，也可获得电缆类型的信息，其有助于功率损耗的计算。在此，确定以太网电缆优于5类电缆(例如，6类或7类以太网电缆)，将可降低对电缆电阻的估计，因此进一步降低所估计的功率损耗。

根据本发明原则的第三应用是PoE广延(PoE-BR)应用。在PoE-BR应用中，可使用超过100米以太网电缆将PD连接到PSE。例如，PoE-BR应用定义为支持500米以及以上的距离。

在PoE-BR应用中，确定以太网电缆的类型可有助于扩展现有的PoE应用。考虑到，例如，最坏情况下802.3af应用，其通过100米5类电缆为PD供电。在该最坏情况下的应用中，电缆的电阻大约为20Ω。如果用5类电缆代替使用，则5类电缆的较低电阻可使得使用更长的5类电缆，并保持20Ω的电阻。例如，假设最坏情况下的5类电缆，即在链路中间具有连接器。在此情况下，以太网电缆的电阻大约为12.5Ω。在此估计下，5类电缆的长度可扩展到100m*20Ω＝160m，并与20Ω的电阻相匹配。进一步地，如果确定在链路中间没有连接器，那么5类电缆的长度可扩展到100m*20Ω/10Ω＝200m，并与20Ω的电阻相匹配。因此，在不了解PoE系统操作信息的情况下，确定因素(例如电缆类型和链路中间连接器的存在性)可使得以超过100m的长度对PD供电。

通常地，PSE和PD之间距离的增加(例如高达500m)可为PoE-BR系统中的潜在操作，创造更广的范围。该操作范围使得更难于使用最坏情况下的操作参数，提供系统规范。例如，假设PoE-BR规范支持3类电缆。在对该情况的处理中，电缆的电阻可规定为20Ω～100Ω。明显地，假设100Ω最坏情况下的电缆电阻，对于确定功率分配(例如表1所列的)将是不可行的。因为电缆电阻规定为10Ω～50Ω，5类电缆规范也是同样的情况。

因此，本发明的一特点是：PoE-BR应用中的PD供电是基于至少部分地考虑特定的端口装置。例如，假设已知V_PSE是51V，PD将消耗恒定功率12.95W，并且PD的电压为37V。在该例子中，计算电流为I＝P＝P_L/V_L＝12.95W/37V＝0.34A。然后，计算电缆的最大电阻为R_tot＝(V_PSE--VL)/I＝(51V-37V)/0.34A＝41Ω。

加上最大电阻R_tot＝41Ω，那么PoE-BR系统可确定是否有一特定端口能适合该装置。例如，如果确定使用3类电缆，则能够以高达大约205米的距离对PD供电。类似的，如果确定使用5类电缆，假设为无负载系统，则能够以高达大约410米的距离对PD供电。

确定链路中间连接器的存在性也可影响这些确认。例如，如果使用5类电缆，那么最大电阻R_tot可分解为R_cable和R_con。如果R_con＝2.5Ω，那么最大电阻分解给R_cable的将是41Ω-2.5Ω＝38.5Ω。在该例子中，当使用5类电缆时，能够以高达大约385米的距离对PD供电。

电缆长度和连接器的存在性信息也可用于确定电缆的功率损耗。例如，如果确定在负载系统中，5类电缆是375米，那么电缆的电阻将大约为37.5Ω+2.5Ω＝40Ω。接着可计算功率损耗为P_loss＝(340mA)²*40Ω＝4.62W。那么对端口的总的功率分配为12.95W+4.62W＝17.5W。

注意如上，由于PoE-BR应用所服务的距离范围，端口的功率分配差别很大。例如，如果在无负载系统中使用120m的5类电缆，那么电缆的电阻大约为12Ω。接着，计算功率损耗为P_loss＝(340mA)²*12Ω＝1.39W。则端口的总的电源供应为12.95W+1.39W＝14.34W。在两种情况下电源供应之间的差(即17.57W-14.34W)为3.23W，这有助于了解有关因素(例如电缆类型、电缆长度、和链路中间连接器的存在性)，而不是依赖于基本的最坏情况下的假设。

由于在PoE-BR应用中，电缆电阻的范围很大，与现有的802.3afPoE相比，PD的最小电压更小一些。例如，假设PD的最小电压低到30V。当电缆类型信息、电缆长度信息、以及链路中间连接器的存在性已知时，可使用该30V的值使一给定的端口装置有效。应该注意的，与最小电压相比，PD对接通电压有更高的要求。这是因为在接通过程中，PD没有获得所有的能量，因此PD的电压几乎与PSE相同。

假设V_PSE＝50V、P_L＝12.95W、以及R_tot＝45Ω(负载系统中425米5类电缆)。对于这组操作参数，计算V_L，即V_L＝(50+/-SQRT(50²-4*12.95*45))/2＝(48+/-13)/2＝(48+/-13)/2＝30.5V。在计算V_L后，根据最小电压，PoE-BR系统可确定是否所计算的电压V_L是可允许的。在该例子中，V_L＝30.5V，即大于最小的阈值，因此，在这些操作条件下，PoE-BR系统可使端口有效。关于对端口的功率分配，使用V_PSE-V_L＝I*R_cable计算电流，因此50V-30.5V＝I*45Ω，结果为I＝0.433A。可计算电缆中的功率损耗I²*R_cablc＝(0.433A)²*45Ω＝8.44W。在该例子中，则PSE端口总的功率分配为12.95W+8.44W＝21.39W。

根据本发明的原则，可最小化PoE-BR链路中使用最坏情况下的电阻的过度的惩罚效果。第一，可实现对一特定端口的功率分配的节省，从而增加PSE的总能力。第二，PSE可使得端口装置有效，但不包括当使用最坏情况下的电缆电阻估计时的情况。

根据本发明原则的第四应用可应用于电缆基础架构的一般性诊断。该诊断完全与PoE应用不相关。通常地，诊断工具可应用于电缆基础架构，以确定对于以给定的应用的电缆基础架构的能力。在前面所讨论的应用中，诊断工具用于确定电缆基础架构处理PoE-BR应用的能力。以同样的方式，诊断工具可用于确定电缆基础架构处理一应用的能力，，例如IEEE802.3an所定义的10GBASET。在此，10GBASET要求7类以太网电缆。依据本发明原则，诊断工具可确定所有的7类以太网电缆，以及所有7类以下的以太网电缆(例如，5或6类)，从而可处理10GBASET通信。而且，通过确定连接器的存在性，诊断器可确定是否链路中存在多电缆。该确定可进一步确定该电缆链路是否能处理一特定应用。

注意如上，测量以太网电缆的一个或多个特性，可使得PoE系统能够估计以太网电缆链路的电阻，并且最终估计以太网电缆链路的实际功率损耗。为了便于该估计，PoE系统可测量以下特性，例如以太网电缆的插入损耗、串扰、长度、以及中断等等。以太网电缆的插入损耗、串扰、长度、以及中断的测量可表示特性的例子，这些特性可用于估计电缆电阻，并因此估计电缆中的功率损耗。

在一实施例中，可使用TDR直接确定电缆长度和中断。在另一实施例中，可基于在使用往复的注入信号测量插入损耗时所生成的数据，间接地确定电缆的长度。在此，在启动和接收脉冲之间的时间间隔与电缆长度是成线性比例的。将传播速度和该时间间隔相乘可计算电缆长度，然后除以2就得到往复延迟。可以理解的，基于高频TDR测量以识别电缆中的中断(或障碍)，从而可推断连接器的存在性。

就如所描述的一样，可使用不同的电缆特性确定电缆类型、电缆长度、以及链路中间连接器的存在性。这些因素使得能够确定电缆链路的电阻和功率损耗。可以理解的，除了如上所描述的外，别的特性也可用于PoE系统确定电缆链路的电阻和功率损耗。不管使用哪种测量数据，重要的是PoE系统可使用这些数据，动态地调节PoE系统的配置或操作。如前所描述，本发明的特点有各个方面的应用。

图5是能够实施本发明原则的PoE环境500的一实施例。如图所示，环境500包括PHY530-1到530-N，并分别连接到以太网开关520。尽管PHY可包括一个或多个以太网收发器，图中仅示出单一的收发器连接到PHY530-N。每一个PHY也连接到CPU5 10，但为了简单起见，仅示出从CPU 510到PHY530-N的一个连接。在一实施例中，CPU 510与以太网开关520和PHY510到510-N集成到单一的芯片上。在另一实施例中，以太网开关520与PHY 510-1到510-N是集成到单一的芯片上，并与CPU 510隔开，其通过串行接口与CPU 510通信。如图所示的PoE环境500中，PSE 540经由图示的变换器的中央抽头提供电源。如图所示，PSE 540也可连接到CPU 510。在一实施例中，通过光隔离器550，PSE 540连接到CPU 510，其中光隔离器550简化了隔离边界。

为了示出实施本发明原则的PoE环境500的操作，现参考图6的流程图。如图6所示的流程，开始于步骤602，PHY 530-N中的收发器测量连接到PHY530-N的以太网电缆的线性特性。在一实施例中，在CPU 510的控制下，在回声清除器(echo canceller)模块执行回声清除器会聚(echo cancellerconvergence)过程中进行测量，确定插入损耗、串扰、电缆长度、以及中断。然后，在步骤604，收发器所作的线性特性测量可发送到CPU 510。

接着，在步骤606，CPU 510使用该线性特性测量数据，以确定电缆类型、电缆长度、以及链路中间的连接器的存在性。随后在步骤608，该电缆类型信息、电缆长度信息、以及关于链路中间连接器的存在性发送到PSE 540。在此，应该注意到，PSE也可使用该线性特性测量数据，确定电缆类型、电缆长度、以及连接器的存在性。

不管在哪儿确定电缆类型、电缆长度、以及链路中间连接器的存在性，只要可为PSE 540所用，就可使得PSE 540确定对于PoE系统配置和/或操作的相关影响。该影响的确定可考虑电缆类型、电缆长度、以及链路中间连接器的存在性，以得到电缆电阻，并与别的PoE系统参数例如V_PSE、P_L、V_L等等相组合。可以理解的，任意可诊断以太网电缆、确定是否为PD供电、确定对一给定PSE端口进行电源供应调节等等的系统元件可执行该影响分析。通常地，该影响分析是基于一个或多个参数，例如电缆链路电阻、电缆电流、V_PSE、P_L、V_L，可由一合适的系统元件对这些参数进行发送、发现以及假设。例如，可基于系统规范(例如，IEEE802.3af)，从使用测量数据(例如通过确定电缆类型和长度所导出的电缆电阻)的一个或多个计算获取一个或多个参数，或从知道该参数(例如通过PD发送到PSE的V_L)的其它系统元件接收上述参数。

本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种以太网供电系统，其特征在于，包括：

电缆检测部件，用于测量所述以太网电缆的电学特性；

电源控制器，用于基于所述以太网电缆中间连接器的存在，控制对所述电源设备端口的功率分配，其中用所述经测量的电学特性表示所述连接器的存在。

2.根据权利要求1所述的以太网供电系统，其特征在于，所述电缆检测部件还测量所述以太网电缆中的中断。

3.根据权利要求1所述的以太网供电系统，其特征在于，所述电源控制器基于电缆类型、电缆长度、以及所述连接器的存在控制所述功率分配。

4.根据权利要求1所述的以太网供电系统，其特征在于，所述电源控制器基于所述以太网电缆的电阻控制所述功率分配，其中使用所述以太网电缆的所述类型确定所述以太网电缆的所述电阻。

5.根据权利要求1所述的以太网供电系统，其特征在于，所述电源控制器基于所述以太网电缆的有效性控制功率分配。

6.一种以太网供电的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定步骤包括测量所述以太网电缆中的中断。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分配的功率基于电缆类型、电缆长度、以及所述以太网电缆中间连接器的存在。

9.一种以太网供电的方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于所述连接器确定步骤，确定是否对所述受电设备供电。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在以太网电缆大于100米时，使用所述供电确定步骤。