CN101218809B

CN101218809B - 低功率以太网设备

Info

Publication number: CN101218809B
Application number: CN200680024538.XA
Authority: CN
Inventors: 罗杰·卡尔阿姆
Original assignee: Cisco Technology Inc
Current assignee: Cisco Technology Inc
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2026-08-28
Also published as: EP1920578B1; US20090088908A1; US7940787B2; WO2007027673A3; EP1920578A2; EP1920578A4; WO2007027673A2; CN101218809A

Abstract

根据本发明的教导，提供了一种以太网设备，该以太网设备在预定电压以下汲取电流，并且当设备两端的电压超过阈值时，设备转换为高阻抗状态，看似高阻抗设备。一旦处于高阻抗状态，因为通过高阻抗设备所汲取的电流仅是由于泄漏或者其他典型条件所正常发生的，所以发现过程正常进行。因此，IEEE 802.3af发现过程现在在更高电压范围内(6V至9V)正常进行，在所述范围内本发明的设备实际上在电路之外，不引起干扰。

Description

低功率以太网设备

技术领域

本发明一般涉及联网装备，所述联网装备由其他联网装备通过有线数据电信网络连接供电，并且/或者通过有线数据电信网络连接向其他联网装备供电。

背景技术

线上电力(Inline Power，也称为以太网供电和PoE)是用于将有线电信网络上的电力从电源装备(PSE)通过链路段提供到被供电设备(PD)的技术。可以由链路段一端处的端点PSE或者沿着链路段中跨(midspan)的中跨PSE来注入电力，所述中跨PSE明显地与链路段末端电耦合和物理耦合到的媒介相关接口(MDI)分离并且在MDI之间。

在2003年6月18日出版并且标题为“IEEE Standard for Informationtechnology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements：Part 3 CarrierSense Multiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)Access Methodand Physical Layer Specifications：Amendment：Data Terminal Equipment(DTE)Power via Media Dependent Interface(MDI)”的IEEE(电气和电子工程师学会)标准Std 802.3af-2003(这里称为“IEEE 802.3af标准”)中定义PoE。IEEE 802.3af标准是用于通过单个以太网线缆中的同一组导线将以太网分组的发送与基于DC的电力的发送结合起来的全球可适用标准。考虑到线上电力将为这样的PD供电，这些PD例如是因特网协议(IP)电话、监控摄像头、用于电信网络的交换和集线器装备、用于识别目的的生物医学传感器装备、其他生物医学装备、射频识别(RFID)卡和标签阅读器、安全卡阅读器、各种类型的传感器和数据获取装备、建筑物中的消防和逃生装备等等。电力是直流电，根据所述标准，48伏特的可用电力的功率级范围在大约0.5瓦特至大约15.4瓦特。IEEE 802.3af标准内存在用于分配所请求量的电力的机制。还存在其他专有机制，这些机制比IEEE802.3af标准所提供的机制提供更好和更成熟的电力分配，同时仍然提供与该标准的基本相符。随着标准的发展，另外的电力也可以变得可用。传统的8导体型RJ-45连接器(在适当情况下是插头或插座)通常被用于所有以太网连接的两端。如IEEE 802.3af标准中所定义的，它们是有线的。

图1A、1B和1C是IEEE 802.3af标准所考虑的PoE的三个不同变体的电示意图。在图1A中，数据电信网络10a包括具有整体电源装备(PSE)14a的交换机或集线器12a。来自PSE 14a的电力被通过中央抽头的变压器18aa和18ab注入两个携带数据的以太网双绞线16aa和16ab上。在该变体中不使用未携带数据的以太网双绞线16ac和16ad。来自携带数据的以太网双绞线16aa和16ab的电力从中央抽头变压器20aa和20ab传导至被供电设备(PD)22a，以供其使用，如图所示。在图1B中，数据电信网络10b包括具有整体电源装备(PSE)14b的交换机或者集线器12b。来自PSE 14b的电力被注入两个未携带数据的以太网双绞线16bc和16bd上。携带数据的以太网双绞线16ba和16bb在该变体中未用于电力传输。来自未携带数据的以太网双绞线16bc和16bd的电力被传导至被供电设备(PD)22b，以供其使用，如图所示。在图1C中，数据电信网络10c包括没有整体电源装备(PSE)的交换机或者集线器12c。中跨电力注入装备24简单地将两个携带数据的以太网双绞线16ca-1和16cb-1上的数据信号传递至相应的携带数据的以太网双绞线16ca-2和16cb-2。来自位于中跨电力注入装备24中的PSE 14c的电力被如图所示地注入两个未携带数据的以太网双绞线16cc-2和16cd-2上。来自未携带数据的以太网双绞线16cc-2和16cd-2的电力被传导至被供电设备(PD)，以供其使用，如图所示。注意到，被供电终端站26a、26b和26c都是相同的，以使得它们可以实现与上述变体的每一个的兼容性。

现在参考图1D和1E，电示意图图示了IEEE 802.3af标准的变体，其中允许通过四对以太网线缆的1000 BaseT通信。可以通过两线对(pair)或者四线对来供应线上电力。在图1D中，PD从一对二极管桥电路接受电力，所述一对二极管桥电路例如是本领域普通技术人员公知的全波二极管桥整流器型电路。取决于线上电力是通过线对1，2、线对3，4还是通过线对4，5、线对7，8递送，电力可以来自所述二极管桥电路的任意一者或者两者。在图1E所示的电路中，与线对1-2相关联的PD由通过线对1-2的线上电力供电，与线对3-4相关联的PD被类似地供电。所采用的方法将取决于将被供电的PD。

线上电力也可通过本领域普通技术人员公知的不符合IEEE 802.3af标准的技术来提供。

为了从PSE向PD提供正规的线上电力，首先实现两个过程是基本要求。首先，必须实现“发现”过程以检验候选PD实际上适于接收线上电力。其次，必须实现“分类”过程以确定分配给PD的线上电力的量，PSE具有可用于分配给所耦合的PD的有限量的线上电力资源。

发现过程寻找PD处的“身份网络”。身份网络是在被来自PSE的信号探测时以某些预定方式响应的一个或多个电组件。最简单的身份网络之一是耦合在两对共模电力/数据导体上的电阻器。IEEE 802.3af标准要求提供25,000欧姆的电阻器，以供PD发现。电阻器可以始终存在，或者可以在发现过程期间响应于来自PSE的发现信号而被切入电路中。

PSE施加一些线上电力(不是“正规的”线上电力，即，降低后的电压和有限电流)作为发现信号来测量两对导体上的电阻，从而确定是否存在25,000欧姆的电阻。这通常被实现为持续第一时间段的第一电压和持续第二时间段的第二电压，这两个电压可以超过最大空闲电压(根据IEEE802.3af标准是0-30V DC并且可以达到30V的最大值)，最大空闲电压可以在未提供正规线上电力的“空闲”时间期间出现在这对导体上。发现信号不进入分类电压范围(根据IEEE 802.3af标准通常是15-20V)，而是具有该范围和空闲电压范围之间的电压。测量响应于发现信号的施加的返回电流并且计算两对导体上的电阻。如果该电阻是身份网络电阻，则分类过程可以开始，否则系统返回至空闲状态。

根据IEEE 802.3af标准，分类过程涉及将分类范围中的电压施加至PD。PD可以使用电流源以将预定分类电流信号发送回PSE。该分类电流信号对应于PD的“等级(class)”。在目前所制定的IEEE 802.3af标准中，等级在表I中列出：

表I

等级 PSE分类电流范围(mA) 相应的线上电力级别(W)

0 0-5 15.4

1 8-13 4.0

2 16-21 7.0

3 25-31 15.4

4 35-45 保留

发现过程因此用于避免向所谓的“遗留”设备提供线上电力(-48VDC的满电压)，所述“遗留”设备不是特别适于接收或者利用线上电力。

分类过程因此用于管理线上电力资源，以使得可用的电力资源可以被有效地分配和利用。

但是，IEEE 802.3af标准在发现过程被完成之前不支持在低级别(即低于大约5V)下为设备供电，802.3af允许PSE在检测活跃期间递送不多于5mA，这假设单个PD被附接到单个PSE。如果多个PD需要连接至单个PSE(以串行方式)，则这种与PSE的连通性的顺序在另一个PD在汲取低级别电流时，影响PSE发现现在所存在的25kΩ电阻器的存在或者“引入”的复杂性和能力。

附图说明

并入此说明书并且构成此说明书一部分的附图图示了本发明的一个或多个实施例，并且与详细说明一起用于说明本发明的原理和实现方式。

图1A、1B、1C、1D和1E是根据现有技术的数据电信网络的一些部分的电示意图。

图2是根据现有技术的典型以太网10/100 Base T连接的电示意图。

图3是根据本发明所配置的以太网被供电设备的框图。

图4是根据本发明的教导所配置的以太网被供电设备的示例性示意图。

图5是包括根据本发明的教导所配置的被供电设备的以太网系统的示例性示意图。

图6是支持这里所公开的实施例的能够供应数据和线上电力的以太网系统的示例性示意图。

图7是能够在单个线缆中的一组线对上供应10/100以太网数据和线上电力的以太网系统的示例性示意图。

图8是以太网劈分器-硬件锁(splitter-dongle)实施例的示例性示意图。

图9是以太网冗余应用的示例性示意图。

具体实施方式

在下面的详细叙述中所描述的本发明的实施例涉及低功率以太网被供电设备。本领域普通技术人员将会认识到，详细叙述仅是说明性的，不希望以任何方式限制所要求保护的发明的范围。在得知详细叙述中所描述的那些实施例的情况下，理解了本发明的本领域普通技术人员将会容易地知道本发明的其他实施例。现在将详细参考附图中所图示的本发明的实现方式。在适当情况下，将在全部附图和下面的详细叙述中使用相同的标号来指示相同或类似的部件。

为了清楚，并未示出并描述这里所描述的实现方式的所有常规特征。当然将会知道，在任何这样的实际实现方式的开发中，必须作出许多依实现方式而定的决定以实现开发者的特定目标，例如遵从应用和商业有关的约束，并且这些特定目标对于不同实现方式和不同开发者将会不同。而且将会知道，这样的开发工作可能是复杂和耗时的，但是对于理解了本发明的本领域普通技术人员而言仍然将是常规工程工作。

现在参考图2，图示了典型的2线对以太网(如果使用4线对，则是10 Base T，100 Base T和1000BT)连接。框100包括在诸如交换机、集线器、路由器或类似设备之类的网络设备中可能存在的以太网端口。端口100内是PHY或者物理层设备102，其包括发送电路104和接收电路106。发送电路104与诸如RJ-45连接器之类的连接器(这里未示出)接口连接，并且通过该连接器连接至线缆108，线缆108包括至少两对导体，线对1-2(110)和线对3-6(112)。发送电路104和线缆108之间的接口包括中央抽头的磁设备，例如变压器T1。T1的PHY侧包括管脚1和2以及中央抽头6，导线侧包括管脚3和5以及中央抽头4。PHY侧也称为磁设备T1的初级侧；导线侧也称为磁设备T1的次级侧。端接电路114向T1的初级侧提供Vdd偏置(这里图示为+3.3VDC)。T1的次级侧耦合到线缆对112，线缆对112在工作中进而又耦合到网络设备118，网络设备118可以是另一个集线器、交换机或路由器或者诸如因特网协议语音(VOIP)电话或其他网络设备之类的PD。

接收电路106和线缆108之间的接口包括中央抽头的磁设备，例如变压器T2。T2的PHY侧包括管脚1和2以及中央抽头6，导线侧包括管脚3和5以及中央抽头4。PHY侧也称为磁设备T2的初级侧；导线侧也称为磁设备T2的次级侧。端接电路116向T2的初级侧提供地偏置。T2的次级侧耦合到线缆对110，线缆对110在工作中进而又耦合到网络设备118。如果所示出的导体对属于1000 Base T有线数据电信网络段，则每个线对将同时发送和接收并且线缆中的所有四对将被使用。

T1和T2的中央抽头管脚4耦合到线上电力电路，线上电力电路包括用于通过线缆108提供线上电力的48 VDC电源120、控制电路122和开关电路124。

如上所述，以太网规范不支持对诸如LED、传感器或者其他负载之类的要求来自交换机的低于5V的电力的负载供电(不同于对电话供电)。考虑到设备可能希望必须在几毫安至几十毫安的电流范围内并且在大约3.3V-5V的范围内获得(source)电力。进一步考虑到这样的设备可以在48V被施加之前活跃，并且在48V被施加时变得不活跃并且不再需要电流。

本发明支持可以在较低电压级别下(即在大约3.3V至5V之间)从以太网交换机接收电流的专用设备，但同时允许正常的被供电设备(例如电话)的适当以太网发现，其中包括25kΩ发现电阻。

为了说明所存在的问题，我们可以假设LED希望被照亮。在这种情况下，在交换机搜索将要插入的25kΩ电阻期间，系统必须将串联二极管偏置。交换机面临解析斜率(即如前所述计算斜率＝dV/di)的挑战，这是因为大约170μA和300μA(如果使用基于强制电流的发现)必须被从大约3mA或者可能更高的电流级别中检测并解析出。这对于被设计为在发现活跃期间解析300μA以在并行期间找到25kΩ签名电阻的电路而言是困难的任务。本发明在该同一电路上提供较低阻抗路径以递送本发明的设备所要求的更高电流中的3mA电流。

本发明支持一种被供电设备，该被供电设备可以与目前的基于802.3afPD的以太网系统共存以使得25kΩ发现过程适当地发生，而不需要解析具有大约10∶1的比率的电流级别。本发明因此在不需要更高解析度(或者更高成本)电路的情况下提供较低功率设备的好处，同时允许额外负载在缺少传统PD的同时汲取电力。

根据本发明的教导，提供了一种设备，其在预定电压以下汲取电流，并且当设备两端的电压超过阈值时，设备转换为高阻抗状态，看似高阻抗设备。一旦处于高阻抗状态，因为通过高阻抗设备所汲取的电流仅是由于泄漏或者其他典型条件所正常发生的，所以发现过程正常进行。因此，IEEE 802.3af发现过程现在在更高电压范围内(6V至9V)正常进行，在所述范围内本发明的设备实际上在电路之外，不引起干扰。根据本发明的低供电设备可以采用充当临时电源的本地电容器，而所附接的PSE进行补偿例程(执行发现周期，在该发现周期中，其强制设备变为高阻抗并且临时中止其电流汲取)。

现在将会知道，本发明的设备现在在IEEE术语学中可以被分类为以太网被供电设备。另外，因为所公开的设备汲取不同量的DC电流，所以其所汲取的DC电流的值可以被用作另外的签名和分类值，该值提供可以与25kΩ签名电阻共存的共模签名。因为可以发现本发明的设备低于5V，所以可以根据本发明的教导来标记专用的被供电设备的存在。因此，所公开的设备在低电压时汲取电力并且在高阻抗状态时在高于某个阈值时不汲取电力的事实本身可以提供唯一的签名和分类方案。同样，在本发明的其他电压范围内所发生的其他电流汲取情形也可以用于限定其他发现/分类方案。

例如，尽管本发明阐述了使用低于5V的PSE电压以将电力供应至类似于图6所示的PD1的设备，但是其他电压范围也可适用，例如10-15V或者20-30V，在所述电压范围内，PSE可能递送更多的电流至被供电的PD1，同时使与标准相符的IEEE 802.3af发现和分类电路以及实现方式以及PSE的复杂性两者都在控制之下。

考虑到类似于PD1的多个设备可以与将提供25kΩ签名电阻器的符合802.3af的PD串联连接。如这里所公开的，设备被配置为在规定的检测范围(0-5V)以及12-15V和20-30V之间的某个范围内进入高阻抗状态。根据本发明可以成链的设备数量受影响发现过程的泄漏量和发现过程是使用施加电压测量电流方法还是强制电流测量电压方法的限制。对这种级联方案的另一个限制将会是多个并联存在的自耦变压器，这些自耦变压器将会影响(降低)环路的电感并且为数据的可靠传输增加负担。

例如，如果低功率设备具有窗口比较器以允许其将其负载和签名在10至15V或者20-30V之间提供给PSE，则可以得到相同的结果。而且，IEEE规范允许最大检测电压在有限的电流下达到30V，伪相符的PD和PSE设备可以被设计为满足IEEE 802.3af规范并且允许类似于PD1的伪相符PD设备的主机，并且在IEEE 802.3af不限定PD行为的情况下可以采用不同的电压范围。

图3是根据本发明所配置的以太网被供电设备300的框图。图3示出了设备300，设备300包括用于监控线缆中的两对上的电压的阈值检测电路310。在优选实施例中，设备300通过共模节点耦合在线缆中的两对之间，一对自耦变压器335和340分别由线圈L1和L2以及L3和L4形成。设备300可以通过DC返回轨道325和负轨道330耦合到自耦变压器。设备300被示出为耦合在线对3，6和线对1，2之间，但是当然，设备300可以耦合在所希望的其他线对之间。

在优选实施例中，阈值检测电路310被配置用于通过自耦变压器来监控线缆对上的电压，以检测高于预定阈值的电平。在优选实施例中，阈值可以包括在IEEE检测窗口内却在特定PSE所使用的电压范围外的电平。IEEE 802.3af中所规定的IEEE检测电压在高至30V时有效，而有效IEEEPD可以在15-20V的范围内汲取分类电流，802.3af将可用电压范围的窗口留在10-15V和20-30V之间，其中310将被设计为允许Rload 320在这些范围(10-15V和20-30V)内汲取电流，而在这些范围外变为高阻抗负载。在本发明中，优选的是给出低于5V的范围以保持PD电路的成本较低并且避免由对电压转换器的需要所产生的成本和复杂性，从而将电压电热降回到5V或者更低的更普通值，在这些值下可以得到便宜组件。

也可能的是，根据本发明教导的低供电设备可以利用多个电压范围来汲取电力。例如，设备可以在5V以下汲取电力，而在IEEE 802.3af所限定的检测和分类电压范围两者内被置于高阻抗状态，同时也可在10-15V和20-30V范围内的任一者或者两者内可操作。

设备300还包括与负载320耦合的开关315。开关315被优选地配置用于选择性地将负载320耦合到轨道325和330，从而选择性地将负载320与PSE隔离。在进一步优选的实施例中，开关315在来自阈值检测电路310的控制之下被操作。考虑到当阈值检测电路310所感测的电压低于阈值时，负载320将被通过开关315而切入，从而允许电流被负载320所获得。当所感测的电压超过阈值时，负载320将在开关315断开时被与系统隔离，从而允许发现过程正常进行，即发现所存在的25kΩ签名电阻，而不冒由于从3mA或者更高电流中解析出300μA电流的动态范围要求所引起的性能复杂化的风险。

图4是根据本发明教导所配置的以太网被供电设备400的示例性示意图。图4包括电压源410，电压源410代表设备400通常将耦合到的PSE的电源。电压源410被示出为分别通过正轨道411和负轨道412耦合到签名电阻器Rsig，签名电阻器Rsig代表设备410通常将附接到的PD的25kΩ签名电阻。

设备400包括第一电路支路440，第一电路支路440被配置用于起上述阈值检测电压的作用。在优选实施例中，第一支路包括耦合到正轨道411的10MΩ电阻器415。耦合到电阻器415的是一对二极管420和425。耦合在二极管425和负轨道412之间的是齐纳二极管430。

设备400包括第二支路450，第二支路450被配置用于基于阈值检测电路的第一支路440所感测的条件而选择性地隔离负载。第二支路包括电阻器Rload，电阻器Rload代表将被供电的负载。尽管可以利用不同的电路配置来对具有任何等价有效电阻的负载供电，但是负载被示为一个电阻以模拟效果。负载被示出为耦合到正轨道411。串联耦合到Rload的是晶体管M1，所图示的晶体管M1包括N沟道耗尽型晶体管。M1优选地包括在不施加电力时通常闭合的开关；也可以采用其他开关。

耦合在晶体管M1和负轨道之间的是开关J1，所示出的开关J1包括P沟道开关。J1的栅极耦合到齐纳二极管430和二极管425之间的节点。J1用于为M1增加保护；可以采用诸如齐纳二极管和二极管之类的用于防止施加反向电压的其他器件和配置。

在操作上，耗尽型开关M1和开关J1在没有电压被施加时通常是闭合的。在这种状态下，电流可以被负载通过第二支路450所获得。当所施加的电压上升至大约5V以上时，开关J1将断开，从负轨道去除第二支路，从而从电路中去除Rload。设备400现在将被置于高阻抗状态。在这点上，仅有的流经设备400的电流将是流经10MΩ电阻器的最小电流。电流因此将自由地流经签名电阻器Rsig，从而允许发现过程正常进行。

图5是根据本发明示出一对以太网设备之间所布置的被供电设备的全局示意图。图5示出了一对通过以太网线缆对3，6和1，2耦合的PHY 510和520。在交换机侧，IEEE发现电路550被示出为分别通过磁耦合电路XTX和XRX耦合到线对3，6和1，2。同样，PD侧被示出为包括流入(inrush)控制电路560、25kΩ签名电阻器565，它们分别通过磁XRCV和XTXPD耦合到线对3，6和1，2。

图5图示了本发明的耦合在交换机和被供电设备之间的被供电设备530。如上所公开，被供电设备530被示出为包括额外负载540，额外负载540通过线圈L1和L2耦合到线对3，6并且通过线圈L3和L4耦合到线对1，2。图5还示出，本发明的设备可以通过利用标准连接器而耦合在两个以太网设备之间，所述标准连接器例如是图5中所图示的RJ45B和RJ45C连接器。

图6是支持这里所公开的实施例的能够供应数据和线上电力的以太网系统300的示例性示意图。PSE 610可以在6-10V范围内产生两个测试电压，同时其在所供应的每个电压下测量电流以计算dV/di比率，寻找25kΩ电阻器694。根据本发明的教导，PD1 640可以被实施为接线板、硬件锁(dongle)或者中跨系统，所述接线板具有用于标记线上电力的存在的LED，所述硬件锁充当指示4线对上的线上电力的存在的线对劈分器，所述中跨系统标记“未使用的”线对(4，5和7，8)上的线上电力的存在。

PD1可以在5V以下或者在本发明所讨论的通过其负载和“签名”644(这里表示为电阻器)所选择的电压范围内汲取毫安范围的电流。当设备680被插入PD1中时，PSE 610可以通过达到6V以上并且测量负载电流而针对PD2的“引入”进行周期性检查，并且如果其未识别出有效签名(25kΩ)，则可以选择在返回到较低电压之前的几毫秒时间内停留在6V以上。

而且，PSE 610可以依赖其他装置开始检测周期，保持至PD1的电力稳定和无干扰。这样的装置可以包括如图6的680中所示的存在于线对1，2和/或线对3，6(696，692)之间的单对身份网络，或者设备680中所存在并且由以太网系统600中的PHY 620所发现的差分身份网络698。

图7是能够通过每个单个RJ45连接器等在单个线缆中的一组线对上供应10/100以太网数据和线上电力的以太网系统700的示例性示意图。线缆710将这样的系统连接到中跨电力系统。本领域中已知的中跨电力系统是这样的系统，其中通常线缆中的两个线对被有效地“切割”并且电力被加在它们之上以通过线缆730被递送至PD 750，PD 750例如是IP电话或者类似设备。中跨电力注入器可以通过720中所示的线对1，2和3，6将PD1780提供给PSE1。该专用PD1的存在允许PSE1识别中跨的存在，并且由PD1所供应的签名可以用于命令PSE1即使在发现25kΩ签名电阻的情况下也不供应电力。

而且，来自中跨的可用电力可以被编码在PD1的“签名”值中。最后，中跨可以动态地改变由PD1所提供的签名状态以允许来自PSE1的线上电力用于冗余应用等。

图8是以太网劈分器-硬件锁808的示例性示意图，以太网劈分器-硬件锁808能够通过单个线缆812将来自以太网系统800的数据和线上电力取到单个RJ45 814中，并且将10/100数据和线上电力“劈分”或者说路由到两个不同的RJ45连接器840和860，从而允许通过两个不同线缆842和862分别与两个不同设备844和864的连接。可以在每组线对上的这种劈分器内部署两个类似于如上所述的PD1的设备，以允许800以太网系统识别这种劈分器设备的存在，同时提供LED灯作为PD1的部件来向用户指示每组线对上的数据或者线上电力的可用性。

而且，PD1 810和820可以被配置为包括相互依赖的电路，以使得如果线上电力被施加在一组线对810上，则820所提供的签名和分类可以被改变以命令800中所存在的适当PSE不供应电力或者执行某些任务。该概念类似于图7所示的用于中跨的示例。

图9是以太网冗余应用的示例性示意图，其中专用的PD1设备被用于允许每次来自一个以太网系统的数据和电力流，同时向备用系统提供高阻抗或者无负载状态。硬件锁设备900通过两个不同线缆将来自两个不同系统的数据和电力接受到RJ45-A 910和RJ45-B 920中。PD1 930的存在允许两个系统检测这种冗余使能设备的存在。为了保持本发明简要，并未检查详述由附接到910和920的两个不同PSE设备(未示出)可能引起PD1检测中的干扰的可能性所引起的干扰的所有情形(即，一个PSE可能正在进行25kΩ签名检测检查，使得另一个所附接的PSE因为看不到设备930而发起其自己的检测周期)。

这些单线对身份网络的存在可以限定附接到供应数据和线上电力的910和920的设备之间的主/从关系。一旦设备930被指定为负载(并且达成附接到910还是附接到920的PSE是主设备的协定)，其在汲取足够的DC电流以将四个二极管(存在于信号路径中，例如DTAP、DTAN和DRAP、DRAN)“偏置”为导通的过程中起重要作用，因此允许AC数据信号从所存在的主以太网设备流出。这允许附接到连接器940或者RJ45-C的遗留设备由于二极管的存在而与主设备通信，二极管在其他情况下可能不在整个周期内导通。

因此，PD1在这里的作用是允许充当主设备的附接到或者910或者920的活跃数据设备之间的通信，而从设备等待使能命令，该使能命令通过命令其递送其自己的DC电流以将二极管偏置为导通并且满足930所提供的负载而将其配置为主设备，从而允许在请求之后，从附接到910或者920的设备中的任意一个通过第三线缆至附接到940的第三设备的通信和电力递送。

单个PSE/PD连接之间的多个低功率设备的存在可以被检测，并且所附接设备的每一个如本发明中所讨论的，用于在不同电压范围内汲取电力。由附接设备所汲取的电力在被分类检测和正常全供应模式的正常802.3af操作电压之外的PSE测量时，可以用于将关于所附接设备的每一个的配置的信息通知给PSE。例如，如果劈分器在10-15V范围内汲取电力，并且LED低功率PD在5V以下汲取电力，则PSE现在得知除了802.3af附接PD(如果存在并相应地动作)之外还存在两个另外的设备。尽管已描述了这种低功率设备的少数示例，但是该概念用于不同设备和配置的许多应用在本发明的范围内。

尽管示出并描述了本发明的实施例和应用，但是理解了本发明的本领域技术人员现在将会清楚，在不脱离这里所公开的发明性概念的情况下，处了上述的之外，可以存在许多另外的修改。因此，所附权利要求书意图将所有这样的修改包括在其范围内，因为它们在本发明的真正精神和范围内。

Claims

1.一种兼容以太网的低功率设备，该设备可在以太网电源装备(PSE)和以太网被供电设备(PD)之间操作，并且包括：

布置在返回轨道和负轨道之间的阈值检测电路，所述轨道被耦合在以太网线缆的相应线对之间，所述以太网线缆将所述PSE和所述PD耦合；

耦合在所述返回轨道和负轨道之间的签名电阻器；

耦合在线上的负载，所述负载在所述返回轨道和所述负轨道之间具有开关，所述开关在所述阈值检测电路的控制之下工作；并且

所述阈值检测电路和开关被配置用于在由所述阈值电路所感测的电压低于预定阈值时允许所述负载获得来自以太网线缆的相应线对的电流，并且在所感测的电压超过所述预定阈值时将所述负载置于高阻抗状态。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述兼容以太网的低功率设备在所施加的电压超过大约5V时被置于所述高阻抗状态。

3.如权利要求2所述的设备，其中，所述负载在大约5V以下获得电流。

4.如权利要求1所述的设备，其中，所述兼容以太网的低功率设备被分类为以太网被供电设备。

5.如权利要求4所述的设备，其中，所述兼容以太网的低功率设备在由IEEE802.3af标准所规定的用于检测和分类的范围之外的一个或多个电压范围内汲取不同量的DC电流，并且其中，在所述电压范围内所汲取的DC电流的值充当用于所述兼容以太网的低功率设备的另外的签名和分类值。

6.如权利要求5所述的设备，其中，多个设备被耦合在所述PSE和PD之间，并且所述多个设备中的每一个在不同的电压范围内操作。

7.如权利要求5所述的设备，其中，所述兼容以太网的低功率设备提供与连接到所述兼容以太网的低功率设备的电力设备的25kΩ签名电阻共存的共模签名。

8.如权利要求6所述的设备，其中，所述兼容以太网的低功率设备具有在低电压级别时汲取电力和处于所述高阻抗状态时在某个阈值以上汲取最小电力的特性，该特性是与IEEE802.3af标准兼容的唯一签名和分类方案的基础。

9.如权利要求8所述的设备，其中，所述电流汲取特性用于限定多个电压范围内的多个发现/分类方案。

10.如权利要求9所述的设备，其中，所述多个电压范围包括10-15V和20-30V中的任一个电压范围。

11.一种兼容以太网的低功率设备，该设备可在以太网电源装备(PSE)和以太网被供电设备(PD)之间操作，并且包括：

阈值检测电路和开关，用于在所感测的电压低于预定阈值时允许负载来获得来自以太网线缆的相应线对的电流，并且在所感测的电压超过所述预定阈值时将所述设备置于高阻抗状态；以及

耦合在返回轨道和负轨道之间的签名电阻器。

12.如权利要求11所述的设备，其中，所述兼容以太网的低功率设备在所施加的电压超过大约5V时被置于所述高阻抗状态。

13.如权利要求12所述的设备，其中，所述负载在大约5V以下获得电流。

14.如权利要求11所述的设备，其中，所述兼容以太网的低功率设备被分类为以太网被供电设备。

15.如权利要求14所述的设备，其中，所述兼容以太网的低功率设备在由IEEE802.3af标准所规定的用于检测和分类的范围之外的一个或多个电压范围内汲取不同量的DC电流，并且其中，在所述电压范围内所汲取的DC电流的值充当用于所述兼容以太网的低功率设备的另外的签名和分类值。

16.如权利要求15所述的设备，其中，多个设备被耦合在所述PSE和PD之间，并且所述多个设备中的每一个在不同的电压范围内操作。

17.如权利要求15所述的设备，其中，所述兼容以太网的低功率设备提供与连接到所述兼容以太网的低功率设备的电力设备的25kΩ签名电阻共存的共模签名。

18.如权利要求16所述的设备，其中，所述兼容以太网的低功率设备具有在低电压级别时汲取电力和处于所述高阻抗状态时在某个阈值以上汲取最小电力的特性，该特性是与IEEE802.3af标准兼容的唯一签名和分类方案的基础。

19.如权利要求18所述的设备，其中，所述电流汲取特性用于限定多个电压范围内的多个发现/分类方案。

20.如权利要求19所述的设备，其中，所述多个电压范围包括10-15V和20-30V中的任一个电压范围。

21.一种兼容以太网的低功率设备，可在以太网电源装备(PSE)和以太网被供电设备(PD)之间操作，并且包括：

阈值检测电路和开关，用于在所感测的电压低于预定阈值时允许负载获得来自以太网线缆的相应线对的电流，并且在所感测的电压超过所述预定阈值时将所述设备置于高阻抗状态；以及

光源，用于通过附接到所述设备的以太网线缆对提供关于以太网电力和数据可用性的可视指标。