CN101405675B

CN101405675B - 改变上电设备的功率等级的方法和装置

Info

Publication number: CN101405675B
Application number: CN200780009236XA
Authority: CN
Inventors: 罗杰·卡尔阿姆; 罗伯特·托马斯
Original assignee: Cisco Technology Inc
Current assignee: Cisco Technology Inc
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2027-03-13
Also published as: EP2005275A4; CN101405675A; US20100049998A1; ATE523981T1; EP2005275A2; WO2007106795A2; US7613939B2; US8171315B2; US20070220280A1; WO2007106795A3; EP2005275B1

Abstract

提供了一种用于改变上电设备的功率等级的方法和装置。在操作期间，诸如IP电话之类的上电设备经由PoE设备从电源接收功率。在上电设备检测到与诸如IP电话模块之类的第二上电设备的连接时，上电设备向电源发送分级信号。基于该分级信号，电源执行上电设备分级过程以例如根据IEEE802.3af标准对上电设备重新分级，并将增大的功率量提供给上电设备。上电设备又将该功率的一部分提供给模块式设备。模块式上电设备因而直接从第一上电设备接收功率，并且不需要额外的设备以进行操作。

Description

改变上电设备的功率等级的方法和装置

技术领域

本发明涉及改变上电设备的功率等级的方法和装置。

背景技术

传统网络一般包括从一个或多个源向一个或多个目的地发送数据分组的数据通信设备。诸如路由器之类的数据通信设备在输入端口处接收包含数据和控制信息的分组，并基于分组中所包括的目的地或其它信息，将这些分组路由到适当的输出端口，所述输出端口通向另一个路由器或分组的最终目的地。诸如因特网协议上的语音(VOIP)网络之类的某些网络包括通过一个或多个路由器连接的诸如因特网协议电话(IP电话)之类的多个上电设备(powered device)。这些VOIP网络允许IP电话发送和接收音频、视频、数据和作为因特网协议信号的其它信号。

VOIP网络可以利用诸如以太网供电(PoE)设备之类的电源对IP电话供电。例如，IP电话通常利用具有四对双绞线连接器(twisted pairconductor)的RJ-45连接器来连接到路由器，所述双绞线连接器用于传送数据。在VOIP网络中，PoE设备在路由器和IP电话之间注入功率，并在RJ-45连接器的连接器上传送功率。

在使用中，电源基于IEEE802.3af标准所定义的上电设备的功率分级来向上电设备传送特定功率量。在一种配置中，诸如加利福尼亚州圣何塞的思科系统公司所制造的型号为7960G、7961G、7970G或者7971G-GE的IP电话之类的IP电话各自基于电话的功率分级而在操作期间从PoE设备接收特定功率量。

发明内容

诸如由思科系统公司制造的前述IP电话可以扩展有一个或多个模块式上电设备，例如，模块中的插头，模块式上电设备为IP电话提供了额外的功能性。在一种配置中，思科IP电话扩展模块7914可以被附接于以上列出的思科IP电话，并提供额外功能以允许用户监视、管理和处理各种呼叫。例如，所述模块可以包括按钮，这些按钮可以被编程为电话簿号码(DN，directory number)、线路或快速拨号键。

但是，在使用PoE向诸如IP电话之类的典型上电设备供电方面存在不足。例如，如上所述，思科系统公司所制造的IP电话型号7960G、7961G、7970G或7971G-GE各自基于电话功率分级从PoE设备吸取设定的功率量。该设定的功率量足以允许IP电话的操作。当插件模块被附接于IP电话时，如果该模块要从PoE设备接收功率，则IP电话和该模块的组合功率消耗将大于所分配以允许IP电话自身操作的功率量。因此，插件模块一般由本地电源供电并且为了进行操作需要额外的设备，例如，庞大的功率立方和塞绳(power cube and cord)。另外，所述模块必须位于外部电源(例如，壁装插座)的附近，这限制了可以使用IP电话和模块的位置。

与传统上电设备相比，本发明的实施例是针对在设备功率增大前后用于改变上电设备的功率等级的方法和装置的。在操作期间，诸如IP电话之类的第一上电设备经由PoE设备从电源接收功率。在第一上电设备检测到与诸如IP电话模块之类的第二上电设备的连接时，第一上电设备向电源发送分级信号。基于该分级信号，电源执行上电设备分级过程以例如根据IEEE802.3af标准对上电设备重新划分等级，并将增大的功率量提供给第一上电设备。第一上电设备又将该功率的一部分提供给第二上电设备。第二上电设备因而直接从第一上电设备接收功率，并且不需要额外的设备以进行操作。

本发明的一个实施例涉及一种由第一上电设备向第二上电设备供电的方法，其中，第一上电设备被配置为基于由第一上电设备提供给电源的第一分级信号、经由通信介质从电源接收第一功率量。该方法包括：检测第二上电设备与第一上电设备的电耦接并基于该第二上电设备的电耦接向电源提供第二分级信号。该方法还包括：基于第二分级信号经由通信介质从电源接收第二功率量，第二功率量大于第一功率量，并且将第二功率量的一部分提供给第二上电设备。在这种配置中，第二上电设备例如通过PoE机制直接从第一上电设备接收功率。其结果是，第二上电设备不需要诸如庞大的功率立方和塞绳之类的额外设备以进行操作。

在一种配置中，上电设备被配置为基于由电源提供给上电设备的第一分级信号、经由通信介质从电源接收第一功率量。上电设备可操作以检测模块式上电设备与该上电设备的电耦接，并基于该模块式上电设备的电耦接向电源提供第二分级信号。上电设备还可操作以基于第二分级信号经由通信介质从电源接收第二功率量，其中第二功率量大于第一功率量，并将第二功率量的一部分提供给模块式上电设备。

本发明的一个实施例涉及一种由电源向上电设备供电的方法。该方法包括向上电设备提供第一功率量并从上电设备接收分级信号，该分级信号表示对第二功率量的请求，其中，第二功率量大于第一功率量。该方法还包括执行上电设备分级过程以检测(i)上电设备的功率分级和(ii)与上电设备的功率分级相对应的第二功率量，并向上电设备发送第二功率量。在这种配置中，电源可以动态地改变上电设备的功率分级并向上电设备提供与该分级相对应的功率量。这样，上电设备的配置使得IP电话插件模块可被连接到例如关联IP电话并从关联IP电话接收功率。

在一种配置中，电源被配置为向上电设备供电，该电源具有控制器，该控制器被配置为向上电设备提供第一功率量并从上电设备接收分级信号，该分级信号表示对第二功率量的请求，其中，第二功率量大于第一功率量。电源还被配置为执行上电设备分级过程以检测(i)上电设备的功率分级和(ii)与上电设备的功率分级相对应的第二功率量，并向上电设备发送第二功率量。

附图说明

从对附图所示的本发明特定实施例的以下描述中，将清楚了解本发明的前述和其它目的、特征和优点，在附图中，相似标号指示所有不同示图中的相同部分。附图不一定成比例，而将重点放在例示本发明的原理上。

图1图示了根据本发明一个实施例的数据通信网络的框图。

图2是图示出根据本发明一个实施例、由第一上电设备执行的用于向电连接的第二上电设备供电的过程的流程图。

图3图示了根据本发明一个实施例的、图1的数据通信网络的示意图。

图4是图示出根据本发明一个实施例在利用共模通信向电源提供分级信号时由第一上电设备执行的过程的流程图。

图5是图示出根据本发明一个实施例在通过将电流调制为过电流条件来向电源提供分级信号时由第一上电设备执行的过程的流程图。

图6是图示出根据本发明一个实施例在通过将电流调制为欠电流条件来向电源提供分级信号时由第一上电设备执行的过程的流程图。

图7是图示出根据本发明一个实施例在利用自动协商来向电源提供分级信号时由第一上电设备执行的过程的流程图。

具体实施方式

本发明的实施例是针对用于改变上电设备的功率等级的方法和装置的。在操作期间，诸如IP电话之类的第一上电设备从电源接收功率。在该上电设备检测到与诸如IP电话模块之类的第二上电设备或模块式上电设备的连接的情况下，第一上电设备向电源发送分级信号。基于该分级信号，电源例如根据IEEE802.3af标准来执行上电设备分级过程，以重新划分第一上电设备的等级，并向第一上电设备提供增大的功率量。第一上电设备又向模块式上电设备提供功率的一部分。模块式上电设备因而直接从第一上电设备接收功率，而不需要额外的设备以进行操作。

图1图示了根据本发明一个实施例的数据通信网络或系统10的框图。如图所示，网络10包括电源12、第一上电设备14以及第二或模块式上电设备16，上电设备16电耦接到第一上电设备14。网络10可以被配置为允许诸如IP电话之类的上电设备14、16发送和接收音频、视频和作为因特网协议信号的其它数据信号的因特网协议上的语音(VOIP)网络。VOIP网络还可以利用功率注入或者以太网供电(POE)设备来对上电设备14、16供电。例如，在网络10中，电源12与第一和第二上电设备14、16交换数据信号，并向第一上电设备14发送功率信号，并且还经由第一上电设备14向第二上电设备16发送功率。

在一种配置中，电源12被配置为经由一个或多个端口在操作期间向一个或多个上电设备供电的诸如路由器、交换机或集线器之类的数据通信设备的子系统。例如，电源12经由诸如以太网通信所通用的类别5/6未屏蔽双绞线电缆之类的多导体对电缆15来连接到第一上电设备14，并经由电缆15向设备14提供数据和功率信号这两者。电源12包括诸如LTC4259A-1Quad IEEE 802.3af以太网上功率控制器(加利福尼亚州密尔必达市的Linear Technology公司)之类的控制器13，控制器13被配置为执行上电设备分级过程以对所附接的上电设备提供适当的功率量。例如，控制器13可以基于由第一上电设备14发送的分级信号23来识别第一上电设备14或者第一上电设备14和一个或多个模块式上电设备16的组合的IEEE802.3af功率分级。在基于信号23来划分上电设备14的等级之后，电源12向其发送诸如功率信号21之类的适当功率量。

在一种配置中，电源12的控制器13可以配置有诸如附录所呈现的查找表，所述查找表使得电源12可以执行上电设备分级过程。例如，当电源12从第一上电设备14接收作为分级信号23的8mA的电流时，控制器13在呈现为表1的上电设备分级表中执行查找，以对第一上电设备14确定适当的功率分级。根据表1，基于8mA分级信号23，控制器13可以将第一上电设备14划分为第1等级设备。控制器13随后可以在呈现为表2的功率传递表中执行查找，以基于其分级来确定适当的功率量21用以传递到第一上电设备14。例如，根据作为第1等级设备的第一上电设备14的分级，电源12可以向第一上电设备14传递最少4.0瓦特的功率。电源12还可以被配置为将分级信号23仅用于功率预算(即，跟踪在任意时刻其可以提供的功率)，以使能大于预设最大值的功率级别的传递。

诸如IP电话之类的第一上电设备14包括负载18和分级电路20。负载18包括与上电设备14相关联的上电元件，这些上电元件需要某个功率量以用于操作。例如，负载18可以包括显示屏、扬声器、状态灯或者语音变换器或麦克风。分级电路20被配置为生成分级信号23以用于发送到电源12。基于所生成的分级信号23，第一上电设备14从电源12接收特定功率量。在一种配置中，分级信号23可以识别第一上电设备14自身或者第一上电设备14与电耦接的一个或多个模块式上电设备16的组合的 IEEE802.3af功率分级。例如，当模块式上电设备16电耦接到第一上电设备14时，第一上电设备14发送分级信号23以指示第一上电设备14的分级的变化，并请求增大由电源12提供的功率量。这种增大可以是虚拟增大，因为电源12可以被设计为提供等于或大于根据IEEE802.3af标准对特定功率等级定义的量的最小功率量，并且电源12可以将来自第一上电设备14的分级信号23用于功率清算目的(即，在首先使能第一上电设备14改变其功率需求并在稍后通知电源12的情况下，确定有多少功率留给了多端口POE使能的以太网交换机上的其它附接设备)。当第一上电设备14从电源接收到增大的功率量时，设备14将功率的一部分传递到模块式上电设备16。虽然第一上电设备14可以是来自任何IP电话制造商的任何IP电话，但是在一种配置中，第一上电设备14被配置为由加利福尼亚州圣何塞的思科系统公司制造的IP电话，例如，型号7960G、7961G、7970G或者7971G-GE。

模块式上电设备16被配置为例如通过电缆17来电耦接到第一上电设备14，以增强设备14的功能性。例如，在模块式上电设备16为IP电话扩展模块的情况下，设备16包括诸如显示屏、扬声器或者一个或多个状态灯之类的负载22，负载22需要某个功率量以用于操作。模块式上电设备16还包括连接电路24，连接电路24被配置为向第一上电设备14的分级电路20发送连接信号25。基于连接信号25的存在与否，第一上电设备14可以检测是否存在与模块式上电设备16的连接，并且响应于检测到模块式上电设备16的存在，发起分级信号23向电源12的发送以指示第一上电设备14的分级的变化。虽然第二上电设备16可以是来自任何IP电话制造商的任何IP电话扩展模块，但是在一种配置中，模块式设备16是包括附加的可编程按钮和显示器的思科IP电话扩展模块7914。

在使用中，当第一上电设备14起初被耦接到电源12时，设备14的分级电路20生成第一分级信号，并将该分级信号发送到电源12。例如，在一种配置中，分级电路20生成作为分级信号23的电流，例如8mA的电流。在接收到分级信号23之后，电源12的控制器13执行上电设备分级过程，以例如根据IEEE802.3af功率分级协议来划分第一上电设备14的等级。基于分级结果，电源12向第一上电设备14发送与第一上电设备14的功率分级相对应的最小功率量。

在电源12执行初始功率分级过程并基于该分级向第一上电设备14提供功率21之后，在一种配置中，电源12并不针对上电设备14的功率需求的变化而监视上电设备14。在这种配置中，第一上电设备14和电源12彼此联合地操作，以在一个或多个第二上电设备16被附接到设备14时验证设备14的功率分级的变化。作为这种变化的结果，电源12可以增大传递到第一上电设备的功率量。图2是图示出由第一上电设备14执行的用于向电连接的第二上电设备16供电的过程的流程图100。

在步骤102中，第一上电设备14检测第二上电设备16与第一上电设备14的电耦接。例如，分级电路20被配置为检测是否存在由模块式上电设备16生成的连接信号25。当模块式上电设备16经由电缆17电耦接到第一上电设备14时，模块式上电设备16的连接电路24生成连接信号25并向第一上电设备14发送该信号。在这种情况下，分级电路20将经由该连接信号检测到模块式上电设备16的连接。连接信号生成和检测处理的一个实施例的细节将在以下针对图8来描述。

在步骤104中，第一上电设备14基于第二上电设备16的电耦接来向电源12提供第二分级信号23。在一种配置中，第一上电设备14的分级电路20向电源12发送第二分级信号23以使得电源12利用上电设备分级过程来重新划分第一上电设备14的等级。基于该重新分级，电源12可以向第一上电设备14提供增大的功率量21。关于分级信号23和上电设备分级过程的各个实施例的细节将在以下例如针对图4-7来提供。

在步骤106中，第一上电设备14基于第二分级信号23从电源12接收第二功率量21，其中，第二功率量大于第一功率量。例如，第一上电设备14经由双绞线电缆15、通过与电源12相关联的PoE设备来接收增大的功率量。

在步骤108中，第一上电设备14向第二上电设备16提供第二功率量21的一部分。其结果是，模块式上电设备16直接从第一上电设备14接收功率以用于操作。结果，模块式上电设备16不需要额外的设备(例如庞大的功率立方和塞绳)以进行操作。另外，模块式上电设备16不必为了操作而位于诸如壁装插座之类的外部电源的附近。

如上所示，当第一上电设备14检测到与第二上电设备16的电连接时，第一上电设备14向电源12提供分级信号以使得电源12调整第一上电设备14的功率分级，并向设备14提供额外功率。当模块式上电设备16可以附接到第一上电设备14时存在以下两种情形：当第一上电设备“关断(off)”并且不从电源12接收功率时，或者当第一上电设备“开启(on)”并且从电源12接收功率时。第一上电设备14和模块式上电设备16被配置为允许在任一种情形中对第一上电设备14进行重新分级。

图3图示了第一和第二上电设备14、16的一个实施例，该实施例在第一上电设备14为“关断”且尚未由电源12分级或者不从电源12接收功率时允许第二或模块式上电设备16连接到第一上电设备14。

如图所示，第一上电设备包括分级电路20，分级电路20(仅通过示例)包括被配置为将电压转换为电流的运算放大器30、被配置为分压器的电阻器35、36、第一分级电阻器(RCLASS1)38和场效应晶体管(FET)门40。第二上电设备16包括连接电路24，该连接电路24包括被配置为分压器的电阻器37、39、FET门44、第二分级电阻器(RCLASS2)46以及手动操作或电操作的开关48。在一种配置中，分级电路20可以被实现为LTC4257-1IEEE 802.3af以太网接口上的功率控制器(加利福尼亚州密尔必达市的Linear Technology公司)。齐纳基准电路或其它电路也可以用作分级电路20的一部分。另外，本领域普通技术人员将会了解，开关48可以被配置为(例如，替代为)硬短路(hardshort)、软件开关或者硬件和软件的任意等效组合。

在第一上电设备14为“关断”的情况下，模块式上电设备16经由电缆21连接到第一上电设备14，随后第一上电设备14被激活。一旦被激活(“开启”)，电源12就向第一上电设备14提供初始电压以允许设备14发起上电设备分级过程。例如，当“开启”时，电源12向设备14的分级电路20提供17V的初始电压。分压电阻器35、36将此电压分成两半以使得运算放大器30在输入“+”处接收到8.5V。其结果是，运算放大器30 提供8.5V信号作为节点50处的基准电压，并建立FET 40内的电流52，该电流52等于节点50处的基准电压除以第一分级电阻器38的电阻。

此外，当第一上电设备14被激活时，在第二上电设备16内通过分压电阻器37、39向FET门44施加电压。在一种配置中，当开关48被接合(例如，关闭)时，诸如17V的电压之类的电压被施加到电阻器37、39。施加电压的结果是，门44从关闭状态(closed state)转移到打开状态(opened state)，从而允许电流流经第二分级电阻器46。照此，第二分级电阻器46被布置成与设备14的第一分级电阻器38并联，以增大FET 40内的电流52。在这种配置的情况下，流经FET 40的电流量等于节点50处的基准电压(Vref)除以第一分级电阻器38的电阻和节点50处的基准电压除以第二分级电阻器46的电阻的总和(例如，Vref/RCLASS1+Vref/RCLASS2)。换而言之，电阻器46减小了在运算放大器30的相加节点50处的总电阻，并且增大了在分级过程期间流经门40的电流52。该增大的电流被作为分级信号23提供给电源12，从而使得电源12将第一上电设备14划分为不同的功率等级，并且向其提供额外的功率量。

关于由电源12执行的功率分级过程，在一个示例中，假设当第一上电设备14被连接到模块式上电设备16时，16mA的电流52流经门40。基于该电流52(例如，在电流52被用作分级信号23的情况下)并且根据附录中提供的表，电源12将第一上电设备14(例如，第一上电设备14和第二上电设备16的组合)划分为第2等级上电设备。其结果是，电源12可以向第一上电设备14提供最小值7.0W。

如上所述，当第一上电设备14为“关断”且不从电源12接收功率时，模块式上电设备16可以被附接到第一上电设备14。当第一上电设备14检测到模块式上电设备16电耦接到第一上电设备14时，第一上电设备14于是向电源12提供分级信号23，以使得电源12重新划分第一上电设备14的等级并向设备14提供额外功率。在另一种配置中，当第一上电设备为“开启”且从电源12接收功率时，模块式上电设备16可以被附接到第一上电设备14。

在一种配置中，为了在第一上电设备14为“开启”的情况下当模块式上电设备16被附接到第一上电设备14时向电源12发送分级信号，第二上电设备16可以配置有复位功能。例如，当模块式上电设备16电连接到第一上电设备14时，设备16可以从第一上电设备14吸取最小的功率量，以允许例如通过开关的致动或者向第二上电设备16键入代码来激活复位功能。这样的激活使得第一上电设备14和/或模块式上电设备16经历功率循环过程(例如，功率下降随后功率上升)并且发起新的检测和分级循环，如以上针对图2来描述的。这允许在用户选择时在用户控制之下的适当且受控的功率循环处理以及数据速度和功率需求的重配置。

在另一种配置中，当在第一上电设备14为“开启”的情况下模块式上电设备16被附接到第一上电设备14时，为了从电源12请求额外功率，第一上电设备14可以利用共模通信或者电流调制。关于共模通信的细节记载在序列号为No.__/__，__、标题为“Inline Power-Based Common ModeCommunication in a Wired Data Telecommunications Network(在有线数据电信网络中的基于内联功率的共模通信)”的美国专利申请中，该申请的内容通过引用而全部结合于此。

图4是图示出在使用电流调制向电源12提供分级信号23时由第一上电设备14执行的过程的流程图140。

在步骤142中，当使用共模通信时，第一上电设备14对从电源12吸取的电流进行调制，其中，调制后的电流表示对额外的功率量的请求。在一种配置中，上电设备14在设定的上限和下限之间调制电流。例如，上限可以被设置在过电流(over current)阈值以下，并且下限可以被设置在欠电流(under current)阈值以上，以防止电源12无法检测设备14的故障。对电流的调制生成了一系列脉冲，以形成表示对来自电源12的额外功率的请求的“代码”。例如，假设上电设备14从电源吸取50ma的电流。在这种情况下，上电设备14可以在每调制周期10msec的持续时段内且总共在三个周期内通过在55ma和45ma之间调制电流来向电源12提供三个电流“脉冲”。

在步骤144中，上电设备14与电源12交换作为分级信号23的调制后电流。例如，调制后电流在电缆15上被交换。交换的结果是，电源12可以对脉冲的模式进行解码，以检测对额外功率的请求。在一种配置中，电源12可以配置有查找表，该查找表提供了电源12所接收的脉冲的数目和持续时段与要被提供给第一上电设备14的相应功率量之间的对应关系。例如，当电源12接收到在每调制周期10msec的持续时段内被调制在55ma和45ma之间的三个调制电流周期时，查找表可以指示出此模式对应于第一上电设备14对额外3W的功率的需求。

在另一种配置中，当在第一上电设备14为“开启”的情况下模块式上电设备16被附接到第一上电设备14时，第一上电设备14可以将电流调制为过电流条件，并且与电源12交换作为分级信号23的过电流。传统的电源被配置为在特定时间间隔(例如，10msec的间隔)内在上电设备中检测过电流条件(例如，电流吸取(draw of current)大于预定阈值)，以检测设备的短路或故障。当过电流条件被检测到时，电源12通常停止向上电设备14供电。应当注意，IEEE802.3af标准要求在功率被施加之后过电流界限被设计在350ma和400ma之间。当所吸取的电流的幅度超过这个最大电流时，通常对于在50-75msec之间的指定时间为375ma阈值，并且通常中心位于中间63msec处，则因为检测到错误而切断功率。在本实施例中，在许多周期中，在被指定在预定的时间间隔处的、远小于最小50msec的时间内该阈值被超过，从而指示需要增大和/或降低功率需求或者使得电源12的控制器可以检测这种变化以执行用软件算法中定义的功率重新预算过程。本发明的上电设备14通过在小于预定阈值的持续时段内将电流调制到过电流条件来利用电源12的现有配置。照此，电源12可以检测上电设备14中的过电流条件，而无需作为设备14的短路或故障来检测过电流条件。照此，第一上电设备14可以向电源12传达对额外功率的要求，而无需电源12包括额外的电路。

图5是图示出在使用过电流调制向电源12提供分级信号时由第一上电设备14执行的过程的流程图150。

在步骤152中，第一上电设备14将电流调制为过电流值，且在小于过电流持续时段阈值的时间间隔上。过电流值指示了上电设备14中的过电流条件。该电流调制生成了一系列脉冲，以形成表示对来自电源12的额外功率的请求的“代码”。在一种配置中，过电流值比第一上电设备14针对其预先建立的功率分级而吸取的电流量大预定的百分比。例如，如果第一上电设备14从电源12吸取100ma，则电流可以具有110ma的过电流值以使得该过电流值比第一上电设备所吸取的电流量大10％。在调制时，第一上电设备14在小于持续时段阈值的时间间隔内或者与电源12相关联的预设时间间隔内“脉动地调节”(“pulse”)过电流信号。例如，假设如果电源12在大于10ms的时间段(例如，过电流持续时段阈值)内检测到上电设备14中的过电流条件，则电源12被配置为停止向上电设备14传递功率。照此，上电设备14可以对电流进行调制，以按10msec的间隔生成针对电源12的三个过电流信号且每个达5msec的持续时段。

在步骤154中，第一上电设备14与电源12交换作为分级信号的电流。交换的结果是，电源12可以对过电流信号的脉冲的模式进行解码，以检测对额外功率的请求。在一种配置中，电源可以配置有查找表，该查找表提供了所接收的过电流脉冲的数目和持续时段与要被提供给第一上电设备14的功率量之间的对应关系。例如，当电源12接收到按10msec的间隔且每个达5msec的持续时段的三个过电流信号时，查找表可以指示此模式对应于第一上电设备14对额外的3W功率的需求。

在另一种配置中，当在第一上电设备14为“开启”的情况下模块式上电设备16被附接到第一上电设备14时，为了从电源12请求额外功率，第一上电设备14可以将电流调制为欠电流值，以生成分级信号。传统电源被配置为当欠电流条件在设备中存在达特定时间间隔时(例如，当设备所吸取的电流落在最小阈值以下时)，连续地向上电设备供电。例如在IEEE802.3af标准下，当上电设备所吸取的DC电流降到最小值5ma以下达近似60msec的时间段时，电源将继续向上电设备供电。电源的这种配置允许低功率设备在其吸取小于所需的5ma电流的情况下维持与电源的功率连接。但是，本发明的上电设备14周期性地调制电流，以向电源12指示第一上电设备14需要由模块式设备16的附加所引起的额外功率。照此，第一上电设备14可以与电源12通信以传达对额外功率的需求，而无需电源12包括额外电路。换而言之，第一上电设备14利用电源12的现有配置来传达对额外功率的需求。

图6是图示出当使用欠电流调制向电源12提供分级信号时由第一上电设备14执行的过程的流程图160。

在步骤162中，上电设备14将电流调制为欠电流值，其中，欠电流值接近零安培(例如，其中欠电流值基本上等于零)。在一种配置中，欠电流可以具有小于第一上电设备14针对其预先建立的功率分级而吸取的电流量的值。例如，如果第一上电设备14从电源12吸取10ma，则欠电流值可以是1ma或者2ma。另外，在一种配置中，第一上电设备14在小于持续时段阈值或者预设时间间隔的时间间隔内将欠电流信号“脉动地传送”(“pulse”)到电源12。例如，第一上电设备14可以按10msec的间隔且每个达5msec的持续时段地向电源12发送三个欠电流信号。

在步骤164中，上电设备14与电源12交换作为分级信号的电流。交换的结果是，电源12可以对欠电流信号的脉冲的模式进行解码，以检测对额外功率的请求。在这样的交换期间，设备14利用本地电容器上的可用电荷或者某个辅助电源来保持上电。在一种配置中，电源12可以配置有查找表，该查找表提供了所接收的欠电流脉冲的数目和持续时段与要被提供给第一上电设备14的功率量之间的对应关系。例如，当电源12接收到按10msec的间隔且每个达5msec的持续时段的三个欠电流信号时，查找表能够指示此模式对应于第一上电设备14对额外3W的功率的需求。

在另一种配置中，当在第一上电设备14为“开启”的情况下模块式上电设备16被附接于第一上电设备14时，第一上电设备14可以利用自动协商过程来从电源12请求额外功率。自动协商是在IEEE802.3规范中指定的一种机制，该机制提供了在诸如交换机和IP电话之类的设备之间的经由连接这些设备的双绞线电缆(例如电缆15)的自动连接。

图7图示了流程图170，流程图170示出在使用自动协商向电源12提供分级信号时由第一上电设备14执行的过程。

在步骤170中，第一上电设备14禁用与电源12的连接，例如与电源的通信和功率连接。在一种配置中，一旦第一上电设备14检测到第二上电设备16的附接，第一上电设备14就可以发出“链路断开(link down)”标记，并迫使电源识别“链路断开”标记以禁用连接。例如，当第一上电设备14检测到第二上电设备16的附接时，第一上电设备14可以自动地生成“链路断开”标记，以禁用与电源12的连接。或者，当第一上电设备14检测到第二上电设备16的附接时，设备14可以要求用户输入以生成“链路断开”标记。例如，第一上电设备14可以包括用户可致动的开关，该开关禁用与电源12的连接。当第一上电设备14检测到第二上电设备16的附接时，设备14可以经由显示器将该连接通知给用户，并命令用户手动地致动开关。本领域普通技术人员将会了解，虽然这个步骤可以在设备14处在与网络10中的其它设备交换数据的处理中时(例如，在第一上电设备14与耦接到网络的另一个上电设备之间的电信会话期间)被执行，但是当所述连接变为禁用时，设备14和电源12之间的任何数据交换都将停止，从而突然结束数据交换会话。

在步骤172中，第一上电设备14向电源发送一系列链路脉冲，以使用自动协商机制来重新建立所述连接，其中，所述一系列链路脉冲中的至少一个脉冲形成第二分级信号。例如，自动协商机制允许第一上电设备14和电源12在同步过程期间使用编码为16比特字的一系列链路脉冲(称为快速链路脉冲(FLP)突发)来协商数据传输速度和传输模式(例如，双工模式)。在一种配置中，所述一系列链路脉冲中的至少一个脉冲包括下一页比特和下一页消息。下一页比特在自动协商期间向电源12标识下一页消息的存在。下一页消息是被形成为对下述请求进行编码的一系列脉冲的信号：所述请求是上电设备12执行上电设备分级过程以向设备14提供额外功率。

例如，当电源12接收到下一页消息时，电源12可以对脉冲进行“解码”以检测第一上电设备14需要额外功率。例如，电源12可以配置有查找表，该查找表提供了下一页消息中所提供的脉冲与要被提供给第一上电设备14的功率量之间的对应关系。一旦上电设备12检测到该对应关系，上电设备12就可以向第一上电设备14提供适当的功率量。

如上所述，第一上电设备14被配置为检测模块式上电设备16的附接。在一种配置中，第一和第二上电设备14、16各自配置有通信模块，例如数字通信控制器，以允许在第一设备为“开启”时，第一设备14检测第二设备16的连接。例如，每个通信模块可以被配置为在设备14、16被附接时经由电缆21来交换消息。照此，第一设备14可以识别第二设备16的附接，并生成用于从电源12请求额外功率的分级信号。

在另一种配置中，第一设备14包括被配置为检测第二设备16的连接的检测机制。虽然这种检测机制可以按各种方式来配置，但是图3示出了该检测机制的一个实施例。例如，如图所示，第一上电设备14的分级电路20包括：具有控制元件64的FET或门62、用作安培计的电流测量电路60以及电耦接到电流测量电路60的检测电路68。

控制元件64响应于流经节点50的电流量而控制门62的操作。在一种配置中，控制元件64在相对较小的电流量流经节点50时将门62维持在打开状态，并且在相对较大的电流量流经节点50时将门62维持在关闭状态。电流测量电路60被配置为测量节点50处的电流，并将电流值发送到检测电路68。检测电路68被配置为将该电流值与阈值进行比较，以检测是否存在与第二上电设备16的连接。

在使用中，在第二上电设备16不与第一设备14相连接的情况下，流经节点50的电流量可能相对较小(例如，等同于运算放大器30的电流输出)。照此，控制元件64将门62维持在打开状态，并且电流测量电路60将流经节点50的电流测量为Vref/RCLASS1。在这种情况下，当检测电路68将该电流与阈值电流进行比较时，电路68可以检测到流经节点50的电流小于阈值电流，从而指示不存在与第二上电设备16的连接。

当第二上电设备16与第一上电设备14相连接时，这种连接使得流经节点50的电流量增大，如上所述。响应于这种增大，控制元件64关闭门62，从而允许电流流经节点50并流经与第二上电设备16相关联且与电阻器38、46(电阻器38、46分别与第一和第二设备14、16相关联)并联配置的检测电阻器(RDETECT)66。检测电阻器66的附加增大了流经节点50的电流。例如，电流测量电路60将流经节点50的电流测量为Vref/RCLASS1+Vref/RCLASS2+Vref/RDETECT。在这种情况下，当检测电路68将此电流与阈值电流进行比较时，电路68可以检测到流经节点50 的电流大于阈值电流，从而指示存在与第二上电设备16的连接。照此，检测电路可以使得分级电路14向电源发送分级信号以请求额外功率。

虽然已经参考本发明的优选实施例具体地示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将会了解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

例如，图1指示出系统或网络10包括电源12、第一上电设备14和电耦接到第一上电设备14的第二上电设备16。在一个实施例中，多个模块式上电设备16可以被电耦接到第一上电设备14。在这种配置中，分级电路20可以检测附加模块式设备16的存在，并基于所需的额外功率需求来向上电设备发送分级信号23。

另外，电源12被描述为当第一上电设备14检测到第二上电设备16电耦接到其时向第一上电设备14提供额外的功率。本领域普通技术人员将会了解，第一上电设备14也可以检测模块式上电设备16的去耦(decoupling)。基于这种去耦，第一上电设备14可以向电源12发送分级信号，以请求电源重新划分设备14的功率分级，并提供降低的功率量以用于操作。

在另一个示例中，如上所述，当在第一上电设备14为“开启”的情况下模块式上电设备16附接于第一上电设备14时，第一上电设备14可以利用自动协商过程来从电源12请求额外功率。如针对图7中的步骤172来进行描述的，一旦第一上电设备14检测到第二上电设备16的附接，第一上电设备14就可以发出“链路断开”标记并迫使电源识别该“链路断开”标记以禁用连接。这种描述仅仅是通过示例的方式的。在一种配置中，可能在处于链路的两侧的上电设备14和电源12之间存在特定模式，该模式被设计用于在物理上断开链路。通常，如果没有进行物理改变来断开链路或者没有授予许可，则在没有向用户说明的情况下的链路断开可能是对数据传输问题的标记。例如，所述模式可以临时中断分组/信号传输，以在设备14和源12之间协商功率并重启自动协商，而无需指示已经确实发生链路断开。

如上所述，第一上电设备14包括分级电路20，分级电路20被配置为生成分级信号23以用于传送到电源12。基于所生成的分级信号23，电源12执行上电设备分级过程，并向第一上电设备14提供适当的功率量。这种描述仅仅是通过示例的方式的。在一种配置中，第一上电设备14可以提供这样一种信号，该信号指示出第一上电设备与两个单独的功率等级相关联(例如，在设备14不符合IEEE802.3af的情况下)。在这种情况下，上电设备14可以使用较低功率模式，并且可以在无需警告的情况下随时切换到较高功率模式。例如，电源12的控制器13实时地监视设备14上的功率。控制器13配置有一种算法，该算法允许在正在对设备14划分等级且没有施加功率时，在分级过程期间传递两种不同的功率量。当控制器13检测到较高功率模式需求时，控制器13可以相应地调整电源12的功率预算。这样的功率改变可以通过使用功率调节过程来实现。例如，上电设备14可以在预定时间期间内多次将功率增大到较高功率窗口内的预定级别，以用信号通知转换。类似的机制可以被用于用信号通知功率的降低或者向较低功率级别的转移。在一种配置中，为了激活功率调节过程(例如，请求增大或降低功率)，第一上电设备14包括诸如按钮或软件开关之类的开关，其被配置用于激活功率调节过程。在另一种配置中，控制器13实时地监视与第一上电设备14相关联的dc电流。在这种情况下，控制器13可以自动地激活功率调节过程，以基于所监视的dc电流(例如，电流随时间的改变)来增大或降低被提供给第一上电设备14的功率。

Claims

1.一种用于在第一上电设备中向第二上电设备供电的方法，所述第一上电设备被配置为基于由所述第一上电设备提供给电源的第一分级信号、经由通信介质从所述电源接收第一功率量，所述方法包括：

检测第二上电设备与所述第一上电设备的电耦接；

基于所述第二上电设备的所述电耦接来向所述电源提供第二分级信号；

基于所述第二分级信号经由所述通信介质从所述电源接收第二功率量，所述第二功率量大于所述第一功率量；以及

将所述第二功率量的一部分提供给所述第二上电设备，

其中，检测包括：

检测由所述第一上电设备的分级电路产生的电流，所述分级电路被配置为与所述第二上电设备电耦接；

将测得的电流与阈值进行比较以形成结果；

当所述结果具有第一值时，检测到不存在与所述第二上电设备的电耦接；以及

当所述结果具有第二值时，检测到存在与所述第二上电设备的电耦接，所述第二值与所述第一值不同。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

在检测到所述第二上电设备与所述第一上电设备的所述电耦接之前，利用分级电路来生成电流，并将所述电流作为所述第一分级信号来提供给所述电源；以及

基于所述第一分级信号经由所述通信介质从所述电源接收所述第一功率量。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，提供所述第二分级信号包括：

对电流进行调制，调制后的电流表示对所述第二功率量的请求；以及

在所述第一上电设备和所述电源之间作为所述第二分级信号来交换所述调制后的电流。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中提供所述第二分级信号包括：

将电流调制为过电流值且在小于过电流持续时段阈值的时间间隔上，所述过电流值指示了所述第一上电设备中的过电流条件，并且所述过电流持续时段阈值是使得所述电源停止向所述第一上电设备发送功率的持续时段；以及

在所述第一上电设备与所述电源之间作为所述第二分级信号来交换调制后的电流。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中，提供所述第二分级信号包括：

将电流调制为欠电流值，所述欠电流值具有小于所述第一上电设备针对该第一上电设备的预先建立的功率分级而吸取的电流量的值；以及

在所述第一上电设备与所述电源之间作为所述第二分级信号来交换所述电流。

6.如权利要求1或2所述的方法，其中，提供所述第二分级信号包括：

禁用所述第一上电设备与所述电源的连接；

向所述电源发送一系列链路脉冲以使用自动协商机制来重新建立所述连接，所述一系列链路脉冲中的至少一个链路脉冲形成所述第二分级信号。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述一系列链路脉冲中形成所述第二分级信号的所述至少一个链路脉冲包括下一页比特和下一页消息，所述下一页比特标识所述下一页消息的存在，并且所述下一页消息形成所述第二分级信号。

8.一种用于在第一上电设备中向第二上电设备供电的装置，所述第一上电设备被配置为基于由所述第一上电设备提供给电源的第一分级信号、经由通信介质从所述电源接收第一功率量，所述装置包括：

用于检测所述第二上电设备与所述第一上电设备的电耦接的装置；

用于基于所述第二上电设备的所述电耦接来向所述电源提供第二分级信号的装置；

用于基于所述第二分级信号经由所述通信介质从所述电源接收第二功率量的装置，所述第二功率量大于所述第一功率量；以及

用于将所述第二功率量的一部分提供给所述第二上电设备的装置，

其中，用于检测所述第二上电设备与所述第一上电设备的电耦接的装置包括：

用于检测由所述第一上电设备的分级电路产生的电流的装置，所

述分级电路被配置为与所述第二上电设备电耦接；

用于将测得的电流与阈值进行比较以形成结果的装置；

用于当所述结果具有第一值时，检测到不存在与所述第二上电设备的电耦接的装置；以及

用于当所述结果具有第二值时，检测到存在与所述第二上电设备的电耦接的装置，所述第二值与所述第一值不同。

9.如权利要求8所述的装置，还包括：

用于在检测到所述第二上电设备与所述第一上电设备的所述电耦接之前，利用分级电路来生成电流，并将所述电流作为所述第一分级信号来提供给所述电源的装置；以及

用于基于所述第一分级信号经由所述通信介质从所述电源接收所述第一功率量的装置。

10.如权利要求8或9所述的装置，其中，用于提供所述第二分级信号的装置包括：

用于对电流进行调制的装置，调制后的电流表示对所述第二功率量的请求；以及

用于在所述第一上电设备和所述电源之间作为所述第二分级信号来交换调制后的电流的装置。

11.如权利要求8或9所述的装置，其中，用于提供所述第二分级信号的装置包括：

用于将电流调制为过电流值且在小于过电流持续时段阈值的时间间隔上的装置，所述过电流值指示了所述第一上电设备中的过电流条件，并且所述过电流持续时段阈值是使得所述电源停止向所述第一上电设备发送功率的持续时段；以及

用于在所述第一上电设备与所述电源之间作为所述第二分级信号来交换调制后的电流的装置。

12.如权利要求8或9所述的装置，其中，用于提供所述第二分级信号的装置包括：

用于将电流调制为欠电流值的装置，所述欠电流值具有小于所述第一上电设备针对该第一上电设备的预先建立的功率分级而吸取的电流量的值；以及

用于在所述第一上电设备与所述电源之间作为所述第二分级信号来交换所述电流的装置。

13.如权利要求8或9所述的装置，其中，用于提供所述第二分级信号的装置包括：

用于禁用所述第一上电设备与所述电源的连接的装置；

用于向所述电源发送一系列链路脉冲以使用自动协商机制来重新建立所述连接的装置，所述一系列链路脉冲中的至少一个链路脉冲形成所述第二分级信号。

14.如权利要求13所述的装置，其中，所述一系列链路脉冲中形成所述第二分级信号的所述至少一个链路脉冲包括下一页比特和下一页消息，所述下一页比特标识所述下一页消息的存在，并且所述下一页消息形成所述第二分级信号。