CN101711465A - 网络 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种网络(1)，其具有多个通过线路(2)连接的终端设备(4)。通过这些线路(2)可传输数据以及用于向终端设备(4)供电的供电电压。设置有至少一个开关控制单元(9)以及至少一个具有开关装置(10)的、被分配给开关控制单元(9)的开关设备(6)。通过开关控制单元(9)的控制开关设备(6)的开关装置(10)可被激活或者禁用。在开关装置(10)已被激活的情况下，被分配给开关设备(6)的终端设备(4)被接通，其方式是被分配给开关设备(6)的终端设备(4)与电网电压相连接。在开关装置(10)已被禁用的情况下，被分配给开关设备(6)的终端设备(4)被断开，其方式是被分配给开关设备(6)的终端设备(4)与电网电压脱联。

Description

网络
技术领域
本发明涉及一种网络。
背景技术
所述类型的网络一般通过线路与终端设备连接，通过这些线路可以交换数据。这类网络可以构成计算机网络，其中，多个计算机单元、打印机、复印机、扫描仪或者类似的终端设备彼此联网。一般而言，在网络中还可以联入家用电器形式的终端设备，例如门控制装置或卷帘控制装置、洗衣机、电冰箱、加热设备。一般而言，这类网络的重要目的在于，可以通过这些网络来中央控制不同的终端设备。
这类网络的示例是以太网。以太网的改进方案形成所谓的以太网供电。在此构型中，通过网络的线路不仅传输数据，还传输供电电压，通过所述供电电压向终端设备供电。在这类系统中有利的是可以节约供电电缆，从而可以显著地降低在建立网络时敷设电缆的耗费。然而，以这样的方式仅可以向具有低功率需求——通常直至15瓦特——的设备供电。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种开头部分所述类型的网络，其中实现了终端设备的合理的、节能的并且节约成本的使用。
为了解决所述任务提出了权利要求1的特征。在从属权利要求中描述了本发明的有利的实施方式以及符合目的的进一步构型。
本发明涉及一种具有多个通过线路相连接的终端设备的网络。通过这些线路可以传输数据以及用于向终端设备供电的供电电压。设置至少一个开关控制单元以及至少一个具有开关装置的、被分配给开关控制单元的开关设备。可以通过开关控制单元的控制来激活或者禁用开关设备的开关装置。在开关装置已被激活的情况下，通过使终端设备与电网电压连接来接通被分配给开关设备的终端设备。在开关装置已被禁用的情况下，通过使终端设备与电网电压分离来断开被分配给开关设备的终端设备。
因此，本发明的基本构思在于，如果目前不需要终端设备的功能，则可以通过开关控制单元和开关设备来断开终端设备。在此重要的是，如此断开终端设备，使得终端设备与电网电压分离。因此，终端设备在断开状态中不再消耗电流。
为了进行供电，诸如家用电器、复印机、计算机等的终端设备一般与典型为230V的电网电压连接。被分配给终端设备的开关设备如此工作，使得在开关装置已被激活的情况下建立终端设备到电网电压的连接并且在开关装置已被禁用的情况下中断终端设备到电网电压的连接，即关断终端设备。
因此，本发明与已知的网络解决方案不同，在这些已知的网络解决方案中，虽然可以通过中央控制装置来禁用终端设备，但是所述禁用仅仅意味着使相应的终端设备转换到待机状态中，终端设备在所述待机状态中仍然消耗电流。
与这类系统相比，利用根据本发明的网络实现了显著的能量节省。
在一个特别有利的实施方式中，利用一个或多个开关控制单元通过开关设备来时间控制地或事件控制地接通和断开终端设备，以便能够使终端设备的激活时间最优化。
例如，如果网络包括具有相应的打印机的计算机，则在计算机事先已被接通的情况下打印机例如一直被接通，从而打印机可供计算机使用。
此外，在接通计算机时可以接通作为另一终端设备的、具有相应的路由器的DSL调制解调器，从而互联网接入可以立即供计算机使用。
一般而言，如果通过诸如太阳能电池或者具有力热耦合的加热装置的本地能量源提供电能，则诸如备份服务器或家用电器——诸如洗衣机——的终端设备也可以一直被激活。
对于这种控制任务，尤其还可以使用开关控制单元的级联布置，以便能够在存在多个终端设备的情况下进行经协调的接通和断开过程。其示例为公司中的较大型的计算机网络。此处，例如可以在晚上根据各个部门的工作时间借助第一开关控制单元有区别地断开各个部门的计算机，据此借助上级开关控制单元使网络设施以及第一、下级开关控制单元与电网断开。这类系统一般还可被用于生成控制功能。如果在晚上从一个确定的时间起仍有计算机是激活的并且与电网连接，则在所述示例中可以在上级计算机单元中为公司的动力检查人员生成控制信号。
特别有利地，通过自己的、专用的数据协议在各个开关控制单元相互之间以及与终端设备进行数据传输。因此实现了用于接通和断开终端设备的、普遍可用的、普适的协议。
在此，在根据本发明的网络的通用性意义上还特别有利的是，将开关设备集成到终端设备中，也就是说，使终端设备具有对于网络控制的接通和断开而言所必需的硬件前提。
在根据本发明的网络中，重要的特征在于，通过网络的线路随数据一起传输用于向终端设备供电的供电电压。例如，供电电压可被构造成以太网供电的供电电压。所述供电电压一般不足以向以电网电压运行的终端设备提供能量。然而，供电电压可被用于使终端设备与电网电压连接或者使终端设备与电网电压断开。
为此可以通过借助开关控制单元接通或切断供电电压来激活或禁用所分配的开关设备的开关装置，以便或者向分配给开关设备的终端设备提供电网电压或者使终端设备与电网电压分离。
开关控制单元的控制功能一般与相应的开关设备的构型相匹配，尤其与集成的开关装置的构型相匹配。一般地，开关装置可以由半导体开关构成或者尤其由继电器构成。
对于开关设备的开关装置是由单稳态继电器构成的情形，通过借助开关控制单元施加供电电压来激活开关装置。相应地，通过借助开关控制单元断开供电电压来禁用单稳态继电器以及断开终端设备。
开关设备在此情形中可具有非常简单的构造。此外有利地，在开关控制单元中终端设备的开关状态始终是已知的，因为所述开关状态以明确的方式取决于供电电压是否施加在单稳态继电器上。然而，单稳态继电器在接通状态中会消耗电流。
为了消除这个缺点，可以替代单稳态继电器使用双稳态继电器作为开关设备中的开关装置。在此情形中，通过在开关控制单元中生成的控制电压脉冲来改变继电器的开关状态。这些开关状态本身在不施加能量的情况下也是稳定的，也就是说为了能够保持一个或两个开关状态，继电器并不需要电流供应。
因为一般借助优选由供电电压脉冲形成的控制电压脉冲来改变双稳态继电器的开关状态，也就是说借助控制电压脉冲激活以及禁用双稳态继电器，所以在开关控制单元中不能可靠地识别出终端设备的当前的开关状态。为了消除这个缺点，开关控制单元以预先给定的时间间隔向终端设备发送问询，例如以数据信号的形式。如果开关控制单元在较长的时间内没有收到对所述问询的响应信号，则在开关控制单元中据此识别出终端设备已被断开。
对于在网络中自动地、尤其是时间控制地通过一个或多个开关控制单元断开终端设备的情形，用户期望的是，能够通过手动的干预来重新接通终端设备，以便使终端设备很快便可供使用。
在已提及的公司计算机网络的示例中，除了计算机、打印机和其他电子数据处理设备之外，例如还可以通过根据本发明的网络自动断开复印机。
然而，为了在用户需要时向用户提供可以短时间地使用复印机的可能性，可以为用于接通和断开复印机或者一般地用于接通和断开终端设备的开关设备分配机械开关。通过操纵机械开关可以取消之前通过开关控制单元进行的终端设备的切断，也就是说，终端设备被接通。
在被构造成单稳态继电器的开关装置中，通过操纵机械开关不是直接地而是间接地借助开关控制单元来接通开关装置并且因此接通终端设备。
相反，在被构造成双稳态继电器的开关装置中，机械开关可以直接地作用于开关装置以及改变开关装置的开关状态并且因此改变终端设备的开关状态。
一般地，本发明可被用于这样的网络，即在所述网路中通过网络的线路不仅传输数据而且也传输用于向终端设备供电的供电电压。特别有利地，本发明被用在以太网供电系统中。
附图说明
以下根据附图来说明本发明。附图示出：
图1：网络的示意图。
图2：根据图1的网络的开关设备的结构示意图。
图3：根据图1的网络中的开关控制单元以及用于接通和断开终端设备的开关设备和所分配的开关。
具体实施方式
图1以非常简化的形式示出根据本发明的网络1的实施例。在此情形中，网络1构成以太网系统，所述以太网系统的组件通过以太网线路形式的线路2连接，通过这些线路2传输数据。在此情形中涉及的是所谓的以太网供电系统，其中除了数据还传输用于向参与者(Teilnehmer)提供能量的、直流电压形式的供电电压。然而，以所述供电电压仅能向具有直到约15瓦特的功率需求的参与者供电。具有更高功率需求的参与者与电网电压连接以提供能量。
这种类型的网络一般包括计算机单元，其中至少一个计算机单元3用于控制通过网络1的数据传输。
此外，不同的终端设备4可与网络1连接。图1示例性地示出一个这样的终端设备4，所述终端设备4在此情形中由复印机构成。一般而言，这类终端设备4可由电子数据处理设备构成，但也可以由诸如洗衣机等的家用电器构成。原则上，这样的终端设备4涉及可通过在此情形中为插座的连接端子5与尤其为230V的电网电压连接的设备。
为根据图1的终端设备4分配了开关设备6。在此情形中，开关设备6被构造为单独的预接装置。开关设备6原则上也可被集成在终端设备4中。
如从图1中可见，开关设备6被构造成适配器。适配器具有第一适配器部分6a，所述第一适配器部分6a可插入到构成连接端子5的插座中。适配器具有第二适配器部分6b，终端设备4的插头7插入到第二适配器部分6b中，以便使插头7与电网电压连接。
在开关设备6上有两个用于连接网络1的线路2的以太网插口8、8’。借助这些线路2，终端设备4通过开关设备6与开关控制单元9连接，所述开关控制单元9再借助线路2与网络1的组件连接，也就是说，终端设备4、开关设备6以及开关控制单元9是网络1的参与者。
开关控制单元9构成具有多个端口的、优选处理器控制的单元，在这些端口上可连接分配给终端设备4的多个开关设备6。
利用开关控制单元9控制开关设备6的开关功能。为了实现所述开关功能，开关设备6如图2所示具有开关装置10，所述开关装置10在此情形中由继电器构成。一般而言，开关装置10还可以由半导体开关构成。此外，开关设备6包括逻辑电路11。引导电网电压的线路12在开关控制单元9中延伸，所述线路12连接两个适配器部分6a、b。在所述线路12中设置开关装置10。另一线路13从以太网插口8引导至逻辑电路11。在所述逻辑电路11中，由线路12同时传输的数据和供电电压被分开。供电电压在此情形中由48V的直流电压构成，所述直流电压构成所述以太网系统的以太网供电电压。
此外，第一线路14从逻辑电路11引导至开关装置10。第二线路15从逻辑电路11引导至以太网插口8’。
借助从以太网插口8引导至逻辑电路11的线路13既传输待传输的数据又传输供电电压，即以太网供电电压传输。通过逻辑电路11中数据和供电电压的分离，借助引导至以太网插口8’的线路15仅传输数据。相反，借助线路14仅传输用于控制开关装置10的供电电压。根据供电电压是否施加在开关装置10上来确定是否通过开关装置10将电网电压施加在第二适配器部分6b上。
在此，对控制设备6的控制通过开关控制单元9进行，其中所述控制如此进行，使得供电电压施加到开关装置10上或不施加到开关装置10上。
如果通过所述控制激活构成开关装置10的继电器，则通过输出的开关信号使终端设备4与电网电压连接，也就是说终端设备4被接通并且准备工作。如果开关装置10被禁用，则终端设备4与电网电压的连接中断，终端设备4因此被断开，其中终端设备4在断开状态中是无电流的并且不消耗能量。
根据图1的设置一般可以如此扩展，即利用开关控制单元9控制多个开关设备6，其中可以借助一个开关设备6分别接通或断开一个终端设备4。此外，开关控制单元9和所分配的开关设备6的级联布置也是可行的。
一般可以借助开关控制单元9以时间控制或事件控制的方式对下级开关控制单元9或者开关设备6进行控制。一般而言，可以为开关控制单元9相互之间的数据交换以及与所分配的终端设备4或者终端设备4的开关设备6的数据交换设置专用的数据协议。
图3示出根据图1的设置的扩展，即为开关设备6附加地分配机械开关，所述机械开关在此情形中被构造成电键16。如从图3中可见，电键16直接与开关设备6连接。清楚起见，图1中的设置仅示出开关控制单元9和终端设备4。
根据图2的开关设备6的继电器一般可被构造成单稳态继电器或双稳态继电器。
对于开关设备6的开关装置10被构造成单稳态继电器的情形，通过供电电压——即以太网供电电压——由开关控制单元9持续地施加在继电器上的方式激活所述继电器并且因此接通终端设备4。为了断开终端设备4，由开关控制单元9断开供电电压，也就是说所述供电电压不再施加在继电器上，从而所述继电器被禁用。
因为继电器的开关状态是通过供电电压是否施加在继电器上来明确地决定的，并且因为供电电压在继电器上的施加由开关控制单元9预先给定，所以继电器的开关状态在开关控制单元9中始终是已知的。
在根据图3的扩展中，继电器的禁用可以通过手动操纵电键16来取消，因此终端设备4被接通。为此，通过操纵电键16如此控制开关设备6，使得通过逻辑电路11短暂地输出以太网供电信号，所述信号被记录在开关控制单元9中。所述以太网供电信号形成开关控制单元9的控制信号，使得所述开关控制单元9将以太网供电电压持续地施加在开关设备6和继电器上，由此终端设备4被持续地接通。
优选地，所述接通过程与在开关控制单元9中实现的时间控制相结合，所述时间控制在通过电键16启动的接通过程之后的一个预先给定的时间间隔结束之后重新断开终端设备4。
对于开关设备6的开关装置10被构造成双稳态继电器的情形，通过在开关控制单元9中生成的控制电压脉冲改变继电器的开关状态并且因此接通或断开终端设备4。在此，通过所述控制电压脉冲来持续地转换双稳态继电器，使得终端设备4通过所述转换过程持续地保持在所述状态中。所述控制电压脉冲在此被构造成供电电压脉冲，即以太网供电电压脉冲。
在此有利的是，可以借助开关控制单元9的控制电压脉冲在两个开关状态之间转换双稳态继电器，这两个开关状态在电压没有施加在继电器上的情况下也是稳定的，也就是说继电器仅在开关状态发生改变时才消耗能量，但在保持在这两个开关状态的一个开关状态期间不消耗能量。
然而，因为可以通过开关控制单元9借助同一个控制电压脉冲使继电器从开关状态“激活”转化成“禁用”或者反过来从“禁用”转化成“激活”，所以终端设备4的开关状态在开关控制单元9中是未知的。
为了获得关于终端设备4的开关状态的信息，开关控制单元9以预先给定的时间间隔向终端设备4发送问询，例如数据信号形式的问询。如果终端设备4已接通，则终端设备4向开关控制单元9发送响应信号。在网络1被构造成以太网系统的情形中，由开关控制单元9发出的数据信号是由特殊的以太网信号，即所谓的ICMP-ECHO-REQUEST构成的。如果开关控制单元9此后从终端设备4接收到ICMP-ECHO-REQUEST信号，则证明终端设备4已接通。如果开关控制单元9在较长的时间间隔内没有接收到来自终端设备4的这种数据信号，则证明终端设备4没有接通。
在根据图3的扩展中，可以通过操纵电键16直接地、即没有开关控制单元9的干预地转换双稳态继电器并且改变终端设备4的开关状态。
附图标记列表：
(1)网络
(2)线路
(3)计算机单元
(4)终端设备
(5)连接端子
(6)开关设备
(6a)第一适配器部分
(6b)第二适配器部分
(7)插头
(8，8’)以太网插口
(9)开关控制单元
(10)开关装置
(11)逻辑电路
(12)线路
(13)线路
(14)线路
(15)连接引线
(16)电键

Claims (20)

1.网络(1)，所述网络(1)具有多个通过线路(2)连接的终端设备(4)，其中可通过所述线路(2)传输数据以及用于向所述终端设备(4)供电的供电电压，其特征在于，设置了至少一个开关控制单元(9)以及至少一个具有开关装置(10)的、被分配给所述开关控制单元(9)的开关设备(6)，其中通过所述开关控制单元(9)的控制所述开关设备(6)的开关装置(10)可被激活或被禁用，其中在所述开关装置(10)已被激活的情况下被分配给所述开关设备(6)的终端设备(4)被接通，其方式是被分配给所述开关设备(6)的终端设备(4)与一电网电压相连接，其中在所述开关装置(10)已被禁用的情况下被分配给所述开关设备(6)的终端设备(4)被断开，其方式是被分配给所述开关设备(6)的终端设备(4)与所述电网电压脱联。
2.根据权利要求1所述的网络，其特征在于，所述开关装置(10)由继电器构成。
3.根据权利要求1或2所述的网络，其特征在于，所述开关设备(6)具有一逻辑电路(11)，所述开关装置(10)借助所述逻辑电路(11)被控制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的网络，其特征在于，一机械开关被分配给所述开关设备(6)。
5.根据权利要求4所述的网络，其特征在于，所述开关装置(10)可借助所述机械开关被转换。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的网络，其特征在于，所述继电器被构造成单稳态继电器。
7.根据权利要求6所述的网络，其特征在于，通过借助所述开关控制单元(9)施加所述供电电压，所述单稳态继电器被激活，并且通过借助所述开关控制单元(9)断开所述供电电压，所述单稳态继电器被禁用。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的网络，其特征在于，被分配给所述开关设备(6)的终端设备(4)可借助所述机械开关被接通，其方式是所述开关设备(6)取决于所述机械开关的开关过程地将所述供电电压短时间地施加到至所述开关控制单元(9)的线路上，在此之后所述开关控制单元(9)将所述供电电压持续地施加到所述开关设备(6)上，以便激活所述单稳态继电器。
9.根据权利要求8所述的网络，其特征在于，在接通所述终端设备(4)之后的一预先给定的时间期满之后，所述终端设备(4)被借助所述机械开关通过所述开关控制单元(9)断开。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的网络，其特征在于，所述继电器是一双稳态继电器。
11.根据权利要求10所述的网络，其特征在于，所述双稳态继电器的开关状态可借助一在所述开关控制单元(9)中生成的控制电压脉冲被改变。
12.根据权利要求11所述的网络，其特征在于，所述控制电压脉冲是一供电电压脉冲。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的网络，其特征在于，为了确定所述终端设备(4)的当前开关状态，一问询由所述开关控制单元发送到所述终端设备，并且如果所述终端设备(4)已被接通，则一响应信号由所述终端设备发送到所述开关控制单元(9)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的网络，其特征在于，所述双稳态继电器的开关状态可借助所述机械开关被改变。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的网络，其特征在于，所述开关设备(6)被集成在所分配的终端设备(4)中。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的网络，其特征在于，多个可由开关设备(6)开关的终端设备(4)被分配给一个开关控制单元(9)。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的网络，其特征在于，设置了开关控制单元(9)的一级联布置。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的网络，其特征在于，对开关设备(6)的时间控制的控制可借助所述或每个开关控制单元(9)执行。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的网络，其特征在于，对开关设备(6)的事件控制的控制可借助所述或每个开关控制单元(9)执行。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的网络，其特征在于，一专用的数据协议被设置用于终端设备(4)与开关控制单元(9)之间的数据交换。
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