CN101807999B - 可堆叠交换机电力共享的方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

在多个网络交换机，例如多个可堆叠交换机之间自动分配电力。在一个实施例中，网络中的一个设备被指定为“主控”设备，该“主控”设备控制所有交换机的电力分配。在另一个实施例中，使用了分布式算法，在该算法中每个设备使用电力分配决策逻辑以规划相互达成一致的电力分配。可合并来自多个功率授予设备的功率，以向一个或多个需要功率设备提供合计的功率。

Description

可堆叠交换机电力共享的方法、系统及设备

相关申请的交叉引用

本申请涉及下述美国专利申请：2009年1月5号递交的名称为“IntelligentPower Management of an Intermediate Network Device Switching Circuitry andPoE Delivery”的美国专利申请，美国专利申请号为12/348697，其通过引用而被合并于此。

技术领域

一般而言，本发明的实施例涉及用于向交换电路和基于以太网电缆的附接设备提供电力(power)的技术。

背景技术

可堆叠交换机(stackable switch)的电力需求变得越来越难以预算。结果是，为每个可堆叠交换机均提供一个专用供电电源(power supply)的老方法变得成本效益越来越低，并且该方法不提供电力共享和冗余(redundancy)的可靠性。可堆叠交换机具有各自的集成供电电源，该集成供电电源被设计成：仅满足各自设备的交换电路(switching circuitry)的需要，并经由其基于以太网供电(Power Over Ethernet，PoE)的端口来提供电力。某些其他方案，例如DecHub 90和DecHub 900，具有搭锁式(snap-on)供电电源，其可以将一个集线器模块转换成可堆叠模块。尽管可堆叠交换机具有经由专用RPS连接器和电缆连接到冗余供电电源(RPS)的能力，但是这些解决方案仅提供电力；它们没有提供从一个交换机到另一个交换机之间的电力共享。进一步地，它们使用专用连接器以向交换机提供电力。

在交换机端口操作和PoE功率输送之间管理功率分配上有一个两难的问题(catch-22 problem)。如果一个人打算首先测量交换电路使用的电力以估计所述电路所需要的电力，则由于所述电路处于空闲状态从而不会消耗其在激活状态下传送数据时那样多的电力，估计值将会偏低。如果一个人随后基 于此低估计值来分配PoE电力然后启动外部设备，则设备将开始发送数据，从而激活交换电路，而该交换电路将不会接收到足够的功率。另一方面，如果一个人首先试图分配所请求的所有PoE电力，则交换电路将会保持功率不足的功率状态。为了避免这些问题，现有的交换机典型地向交换电路和PoE全时提供最大电力供应(最不利情形)。

因此，需要改进网络交换机的电力供应技术。

发明内容

在多个网络交换机(例如多个可堆叠交换机)之间自动分配电力。在一个实施例中，网络中的一个设备被指定为控制所有交换机的功率分配的“主控(master)”设备。在另一个实施例中，使用了分布式算法(distributedalgorithm)，在该分布式算法中每个设备使用功率分配决策逻辑(powerallocation decision logic)以规划相互达成一致的功率分配。

附图说明

图1示出根据本发明一个实施例的可堆叠系统配置；

图2为根据本发明一个实施例的电力可堆叠设备的方框图；

图3为根据本发明一个实施例的，具有用于消耗和用于输出的电力共享但是不具有集成供电电源的交换机的方框图；

图4为根据本发明一个实施例的，具有仅用于消耗的电力共享但是不具有集成供电电源的交换机的方框图；

图5为根据本发明一个实施例的，具有仅从单个外部电源接收电力的能力的交换机的方框图；

图6为根据本发明一个实施例的，具有用于消耗和用于输出的电力共享并具有集成供电电源的交换机的方框图；

图7a示出根据本发明一个实施例的多个互连设备之间的物理电力连接以及相应的电力树(power tree)。

图7b示出根据本发明一个实施例的图7a的设备之间的电力分配；

图7c示出根据本发明第二实施例的多个互连设备之间的物理电力连接以及相应的电力树；

图7d示出根据本发明第二实施例的图7c的多个设备之间的电力分配；

图8a、图8b、图8c和图8d示出根据本发明一个实施例的电力分配的“中心主控(central master)”方法。

图9a和图9b示出根据本发明一个实施例的电力分配的分布式方法。

图10a示出本发明第三实施例的多个互连设备之间的物理电力连接以及相应的电力树。

图10b示出根据本发明第四实施例的图10a的多个设备之间的电力分配。

具体实施方式

本发明的实施例使用把多个网络连接设备(包括一个或多个网络交换机)当作一个逻辑管理实体的协议来对一组所述设备分配电力。然而，在解释用于分配电力的特定技术之前，提供几个设备的例子，其中所述设备可结合本发明的实施例一起使用。

参见图1，示出了高度冗余的可堆叠交换机配置，其中所有供电(powersupply)可堆叠设备110-112连接到所有的交换机可堆叠设备101-103，并且交换机101-103中的每一个均连接到交换机101-103中除其自己外的所有其它交换机。为了说明方便起见，尽管在图1中仅示出这些特定交换机、供电电源设备以及供电链路(power link)，但是在图1的实施例中，任何其它交换机和供电电源设备将类似地通过供电链路连接到所有其它交换机和供电电源设备。

这种完全冗余的配置在存在大量供电电源和交换机时会变的不切实际，但是当仅有2-4个交换机和2或3个供电电源时是非常合理的。其它未完全互连的配置是非常可靠的并且更具成本效益。电力是从供电可堆叠设备和/或交换机模块经由互连电缆提供的。

例如，电源1(Power 1)可堆叠供电电源设备110能够经由电缆121向交换机1 101供电并经由电缆125向交换机N 103供电。类似地，电源M可堆叠设备112能够经由电缆123向交换机1 101供电并经由电缆127向交换机N 103供电。如电源1 110和电源M 112之间的电缆133所示，还可从一个供电可堆叠设备向另一供电可堆叠设备提供电力。并且，如交换机1 101 和交换机N 103之间的电缆131所示，还可从一个交换机向另一交换机供电。尽管这些示出的电缆可为专用电力电缆(power cable)，它们还例如可为以太网电缆，这些以太网电缆利用了能够提供高达每以太网电缆59瓦特的802.3af或802.3at电力输送技术。

参见图2，示出了供电电源可堆叠设备200，其具有向电力输入控制逻辑208提供电力的电力输入220，该电力输入控制逻辑208控制哪个端口经由电力输入发出电力请求并控制提供到负载共享逻辑204的电力。集成供电电源202也向负载共享逻辑204提供电力。负载共享逻辑204向电力输出控制逻辑206供电。电力输出控制逻辑206控制哪个电力输出210向交换机、其它可堆叠供电设备或其它端节点供电。

参见图3，示出了可堆叠交换机设备300，其能够进行用于消耗和用于输出的电力共享，但是其本身不包括集成供电电源。电力输入320向电力输入控制逻辑308提供电力，该电力输入控制逻辑308控制哪个输入向负载共享逻辑304提供电力。负载共享逻辑304向电力输出控制逻辑306提供电力。电力输出控制逻辑306控制哪个电力输出310向交换机或经由电力输出310向其它可堆叠供电设备提供电力，以及向交换机电路302提供电力。由于此设备不具有集成供电电源，从而其具有低功率管理电路301，该低功率管理电路301在电力的工作电平被分配给此设备之前，提供发送和接收报文(message)的能力以与其它直接或非直接连接的设备进行通信。低功率管理电路301可包括蓄电池、太阳能电池或其它种类的低功率电源以对该电路进行供电，使该电路与其它设备进行通信并做出电力用量的决定。

参见图4，示出了与设备300类似的可堆叠交换机设备400，但是其不具有电力输出的能力，从而交换机电路402从负载共享逻辑404接收电力。

参见图5，示出了可堆叠交换机设备500，其具有经由电力输入控制逻辑508和电力输入电缆520仅从单个外部电源接收电力的能力，以向交换机电路502提供电力。

参见图6，示出了与设备300类似的可堆叠交换机设备600，但是其具有附加的集成供电电源612，该集成供电电源612经由低功率管理模块601向负载共享逻辑604提供电力。与可堆叠交换机设备300类似，可堆叠交换机设备600能够进行用于消耗和用于向其他设备输出电力的电力共享。电力 输入620向电力输入控制逻辑608提供电力，该电力输入控制逻辑608控制哪个输入向负载共享逻辑604提供电力。负载共享逻辑604向电力输出控制逻辑606提供电力。电力输出控制逻辑606控制哪个电力输出610向交换机电路602或经由电力输出610向其它可堆叠供电设备提供电力，并对交换机电路602供电。一旦集成供电电源612未能从连接的设备请求电力，则使用低功率电力管理模块601。

已经公开了系统互连和系统构建模块，下面将公开用于控制这些组件的逻辑，以便提供具有成本效益的、高可用性的、灵活的以及选择性自动配置的电力共享可堆叠交换机系统。一般有两种方式来实现包括多个分离的可安装设备的系统中的电力管理：(1)使用中心主控来控制堆叠的所有设备的电力分配，或(2)使用分布式算法，其中每个设备使用电力分配决策逻辑来提出相互达成一致的电力分配。

在本发明的一个实施例中，“中心主控”方法用于在多个网络连接设备之间分配电力，所述多个网络连接设备可包括网络交换机和其它设备。所述设备可以是可堆叠的。参见图8a-图8d，流程图示出了根据本发明一个实施例的执行这种电力分配的方法。

在图8a中的步骤801中，所述设备中的一个被选作主控设备。可由多种方式中的任一种来选择主控设备。例如，主控设备可被指定一个先验码(priori)，或者使用选举算法来选择具有最高优先权ID的设备，或使用所有的可堆叠设备同意的另一平局决胜(tie breaking)方案。所述设备可根据电力树协议使用多种方式中的任一种来交换设备ID，例如通过以太网分组发送(有线或无线)或通过基于专用电力电缆的一些其他通信方法。可周期性地发送这些报文以保证设备的主控继续存在且运行良好，并提供附加的状态信息。报文还可被用于根据电力树协议交流关于每个设备的信息，从而一旦选择了主控，则主控和其它设备将具有用于管理系统功率配置和分配的信息。

获选的主控使用电力树协议由多种方式中的任一种方式获得电力策略(policy)信息，例如从存储在主控设备的本地数据中获得，从其他可堆叠设备中收集，在策略服务器中找到，或这些方式的任意组合。可能已经在获选报文中收集了每个堆叠的设备的电力能力(power capability)，或者使用 发送到每个堆叠的设备的专用询问报文来收集每个堆叠的设备的电力能力。此时，主控已经获得了关于每个堆叠的设备的能力信息，例如电力输出能力、电力输入能力、电力提供能力以及交换机电力需求。使用设备通过电力链路相互连接的信息来计算堆叠拓扑。

设备电力输出和输入能力包括可经由连接设备的链路进行递送的电力。例如，支持IEEE 802.3ad标准的以太网链路能够递送比支持IEEE 802.3at标准的以太网链路更少的电力。由于知道设备链路的能力和其堆叠拓扑，从而通过比较链路每一端的设备链路电力输入或输出能力来确定每个链路的电力递送能力，并寻找兼容操作模式。兼容模式的最高电力递送能力为电力树中的该链路的电力递送能力。如果堆叠的设备的所有链路均具有相同的电力递送能力，则可从电力分配逻辑中消除操作兼容的复杂性(complexity)。在此情况下，链路电力递送能力可被当作常量。

例如，在图8a的步骤803中，使用多种公知的从获选主控(例如普林的生成树算法)向外生成的集中式电力树计算中的任意一种来计算电力树。主控设备位于生成的电力树的根部。

一旦构建了电力树，则在电力树中从根部开始向外展开该方法。对于树中的每个设备，该方法仅分配由该设备上的每个集成供电电源所提供的电力至该设备所在的交换电路(步骤805)。在完成步骤805之后，由于不是所有的设备都有足以对交换机电路供电的集成供电电源，从而一些设备将具有负电力储备。

如果任意设备具有负电力储备，则从根部开始询问连接到根部的设备的电力需求(步骤807)。如果根部具有足够的额外可用电力并且路径具有足够的电力递送能力以满足所请求的分配，则根部基于路径对被询问的设备执行电力分配。此电力分配既包括做出电力递送和电力输入能力的决定，也包括以及递送电力(步骤809)。如果根部的电力不足，则存储与该设备相关的负电力储备值以便在后使用，该值等于该设备仍然需要的电力的量。否则，如果根部的电力充足，则提供给该设备所有请求的电力，从而该设备的电力储备值将是正的(或至少是非负的)。

参见图7a的左手侧，示出了包括5个交换机模块和一个电源模块的一组可堆叠设备700P之间的物理连接。组700P内的特定组设备仅为一个实例， 其并不构成本发明的限制。模块之间的实曲线表示电缆连接700A-700J，例如以太网电缆。生成的逻辑电力树700L示出在右侧，其包括同一组可堆叠模块以及互连电缆700A-700J。电源1模块为逻辑电力树700L的根部。模块(700A、700H、700I、700G、700J)之间的实线表示电力树700L中的主要链路。模块(700B、700C、700D、700G、700E、700F)之间的虚线表示电力树700L中的备份链路。在电力树700L中，可使用任意技术将某些链路指定为“主要”链路，将其它链路指定为“备份”链路。进一步地，备份链路的使用是可选的。例如，所有链路可被指定为主要链路。

组700P中的一对直接连接的设备之间或电力树700L中的一对直接连接的节点之间的每个直接连接在此处都指的是“链路”。在图7a示出的实例中，设备组700P和电力树700L两者中的每个物理电缆连接700A-J表示单个链路。两个设备/节点之间的“路径”可包括一系列的连接两个节点的一个或多个链路。例如，在电力树700L中，节点“电源1”和“交换机3”通过包括由链路700H跟随的链路700A的路径进行连接。作为另一实例，两个交换机(“交换机2”和“交换机1”)通过包括链路700E的路径进行连接。作为另一实例，两个交换机(“交换机2”和“交换机1”)通过包括链路700E的路径进行连接。两个设备/节点之间的“路径”还可包括一组并行连接两个节点的一个或多个链路。

在图7a的实例中，可堆叠设备具有下述供电能力和电力需求：电源1模块可供电200瓦特且没有电力需求；交换机1模块可供电100瓦特且具有80瓦特的电力需求；交换机2模块没有供电能力且具有50瓦特的电力需求；交换机3模块没有供电能力且具有80瓦特的电力需求；交换机4模块可供电200瓦特且具有100瓦特的电力需求；交换机5模块可供电200瓦特且具有100瓦特的电力需求。

在初步经过图8a的电力分配方法之后，我们发现每个可堆叠模块的状态示出为图7a中的群(group)701。电源1模块具有电力储备值200瓦特；交换机1模块具有电力储备值20瓦特；交换机2模块具有电力储备值-50瓦特；交换机3模块具有电力储备值-80瓦特；交换机4模块具有电力储备值100瓦特；交换机5模块具有电力储备值100瓦特。由于直接连接到根部的所有设备(交换机1、4和5)具有正电力储备，从而在此步骤中根部(电源 1模块)不分配任何电力。

然后，指示根部的相邻设备(neighbor)以询问连接到这些设备的设备的电力需求(图8b，步骤811)。为了判定一个模块是否可向另一模块提供所需求的电力，其必须具有用于提供的电力，并且其必须具有可递送所需求电力的路径。如果满足这些标准，则基于每端口的优先权来提供电力(步骤813)。

参见图7B，根部的相邻设备交换机4询问交换机2的电力储备，并从交换机2接收-50瓦特的电力储备。交换机4具有100瓦特的电力储备，并且交换机4和交换机2之间的链路能够携带50瓦特(例如802.3at的可能链路)，从而交换机4经由连接交换机2和交换机4这两个模块的电缆向交换机2提供所需求的50瓦特。同时根部的相邻设备交换机5询问交换机3的电力储备，并从交换机3接收-80瓦特的电力储备。交换机5具有100瓦特的电力储备，并且交换机5和交换机3之间的链路仅能够携带50瓦特，从而交换机5仅能经由连接交换机3和5这两个模块的电缆向交换机3提供请求的80瓦特中的50瓦特，在交换机3处留下了-30瓦特的电力储备。

如果使用电力树中的链路从直接连接至其相邻设备的当地供电电源中获得供电，而所有的电力需求又不能被满足(步骤814)，则主控询问各设备以获知电力树中设备未满足的电力需求、电力树中未使用的可用电力以及电力树拓扑(步骤815)。电力树拓扑信息包括可堆叠模块之间的链路、每个链路的电力能力以及每个链路的状况，该状况包括链路是否为电力树中的主要链路或备份链路以及目前在每个链路上授予(grant)的电力。主控寻找具有可用电力的模块以及具有沿根部方向(前面的分配并非沿根方向)的负电力储备的模块之间的其它路径，或使用电力树的备份链路。如果选择了备份链路，则存在的电力分配必须被追踪以避免电力分配的无穷循环。如果主控能够在模块之间找到可为直接连接的另一模块提供所需电力的链路，则主控指示模块经由指定链路对连接的设备提供电力(图8c，步骤821)。

要注意到，沿包括多个链路的路径进行串联连接的多个设备的电力可相加到一起，以提供由多个设备各自提供的电力的和。例如，如果能够提供60W电力的设备通过链路连接到能够提供40W电力的设备，则这两个设备可被当作电力树中的单个100W的节点。

如果在从根部开始的波动中施加电力的这种迭加处理(沿电力树每次迭代均延伸出一个跳跃(hop))之后，已经满足了所有请求的电力需求，则使用电力树中的备份链路或向电力树的根部授予电力，从而处于“直接”电力分配拓扑。否则，如果电力树中的直接相邻设备不能满足电力需求，在此情况下，根部再次询问设备以校验当前电力分配以及需要(步骤823)。使用此信息，通过从一个设备经过一个或多个其它设备来为一不与供电设备相邻的设备供电(步骤825)，从而计算一个或多个供电路径，以试图满足电力需求。

例如，考虑图7c中示出的替代配置，其中供电电源能力和电力需求示出于单元721中：电源1模块可供电200瓦特且没有电力需求；交换机1模块可供电100瓦特且具有80瓦特的电力需求；交换机2模块没有供电能力且具有50瓦特的电力需求；交换机3模块没有供电能力且仅具有50瓦特的电力需求来代替前述实例中的80瓦特的电力需求；交换机4模块可供电200瓦特且具有150瓦特的电力需求；交换机5模块可供电100瓦特且具有100瓦特的电力需求。

在使用与前述相同的通过直接相邻设备的电力分配算法之后，交换机3仍具有未满足的30瓦特的电力需求，如图7d中的单元723所示。因此，主控确定从电源设备1经由交换机5到交换机3的供电路径。电源1递送30瓦特至交换机5，交换机5接着将其递送至交换机3，如图7d的单元725所示。

参见图8d，根部检查了所分配的电力，以尽力将电力分配合并(consolidate)成低能耗(831)。如果一个电源可提供电力(目前提供了两个或多个供电电源)，则根部指示设备以将电力分配变成新的被进一步合并的分配(833)。在此情况下，初始电力分配是临时电力分配，将被合并的分配代替。根部可以指示没有分配电力的具有供电电源的设备关闭以保存能量，或者设备可具有它们自己的策略，指示设备以将没有被使用的所有供电电源断电。根部监控设备与其端口的配置、电力需求以及操作状态中的任何变化，以寻求改变(835)。如果找到了改变，则重新访问分配过程。

在本发明的另一个实施例中，使用分布式方法来在多个网络连接设备(例如网络交换机和其它设备)之间分配电力。设备可为可堆叠的。参见图 9a-图9b，流程图示出了用于执行根据本发明一个实施例的这种电力分配的方法。

分布式方案还包括为可堆叠设备选择主控(图9a中的步骤901)。例如，可以根据电力树协议，以针对图8a-图8c的中心主控方法描述的上述方式中的任一方式来选择主控。例如，可基于IEEE生成树(spanning tree)或快速生成树的结果来覆盖电力树。如果纯电力(power-only)模块参与到电力树拓扑中，则会产生独立的(separate)电力树。

电力树中的每个设备根据电力树协议由多种方式中的任一种获得电力策略信息，例如从存储在电力树中的设备内的本地数据获得，从其他可堆叠设备收集的数据获得，从策略服务器上找到的数据获得，或这些方式的任意组合。可以是已经在获选报文中收集了每个堆叠的相邻设备的电力能力，或者使用发送到每个相邻设备的专用询问报文来收集每个堆叠的相邻设备的电力能力。此时，已经知道了关于每个相邻设备的能力信息，例如电力输出能力、电力输入能力、电力提供能力以及交换机电力需求。使用设备通过电力链路相互连接的信息来计算堆叠拓扑。

多个设备使用例如多种公知分布式生成树计算(例如IEEE 802.1D生成树协议或IEEE 802.1w快速生成树协议)的任意一种来产生电力树(图9A中的步骤903)。

一旦构建了电力树，则方法开始于每个设备仅分配其自己的集成供电电源(若有的话)至该设备所在的交换机电路(图9A中的步骤905)。由于不是所有的设备都具有足以对交换机电路供电的集成供电电源，从而一些设备将具有负电力储备。每个设备在远离电力树的根部的方向上向其相邻设备提供电力(步骤907)。

如果电力不足，则存储与该设备相关的负电力储备值以在后使用。否则，提供所有需求的电力，从而电力储备值将是正的(或至少是非负的)。在仍然存在负电力储备的情况下，使用朝向根部方向的电力树中的链路，使用电力树中的备份链路，或从具有正电力储备的设备到具有负电力储备的相邻设备的合计链路(aggregated link)，每个设备对相邻设备授予电力(步骤909)。

在完成步骤909之后，如果仍然存在具有负电力储备的设备，则做出尝试以寻找从一个设备通过一个或多个其它设备的电力路径，以对不与供电设 备相邻(链接)的设备供电。具有正电力储备的每个设备试图通过向具有负电力储备的设备发送报文来自愿提供(volunteer)其协助(步骤921)。在从自愿提供电力的设备到具有电力需求的设备的每个跳跃处，接收自愿提供报文的设备可合并其除了来自其它设备的电力之外的自身电力，以产生合并了上行自愿提供的电力与其自身电力的电力量(步骤923)。尽管没有一个设备具有请求的电力量，这也能够满足电力请求。

具有电力需求的设备可接收一个或多个电力自愿提供报文。从一组接收的自愿提供报文中选择用于递送电力的设备，并且在所选择的自愿提供报文的方向上发送接受报文(步骤925)。由于报文从电力需求设备传播到一个或多个自愿提供设备，从而这可能增加了其电力以产生全部自愿提供的电力，每个自愿提供设备减去其自愿提供的量，并递送在接受报文中指定的“接受的电力”字段中的余量。一旦初始自愿提供设备接收到接受报文，电力可开始被递送到具有负电力储备的设备。在链路和链路之间递送电力，并且通过一个或多个中间设备转发电力或可能增加电力。

参见图7c的左手侧，示出了包括5个交换机模块和一个电源模块的一组可堆叠设备700P之间的物理连接。模块之间的实曲线表示电缆连接，例如以太网电缆。生成的逻辑电力树720L示出在右侧，其包括同一组可堆叠模块。电源1模块为逻辑电力树720L的根部。模块之间的实线表示电力树720L中的链路。模块之间的虚线表示电力树720L中的备份链路。

假定可堆叠设备具有下述供电能力和电力需求：电源1模块可供电200瓦特且没有电力需求；交换机1模块可供电100瓦特且具有80瓦特的电力需求；交换机2模块没有供电能力且具有50瓦特的电力需求；交换机3模块没有供电能力且具有80瓦特的电力需求；交换机4模块可供电200瓦特且具有100瓦特的电力需求；交换机5模块可供电200瓦特且具有100瓦特的电力需求。在初步经过电力分配方法之后，我们发现每个可堆叠模块的状态示出为群721。电源1模块具有电力储备值200瓦特；交换机1模块具有电力储备值20瓦特；交换机2模块具有电力储备值-50瓦特；交换机3模块具有电力储备值-80瓦特；交换机4模块具有电力储备值100瓦特；交换机5模块具有电力储备值100瓦特。由于直接连接到根部(交换机1、4和5)的所有设备具有正电力储备，从而在此步骤中根部不分配任何电力。

然后，指示根部的相邻设备，询问连接到这些设备的设备的电力需求(图8b中的步骤811)。为了判定一个模块是否可向另一模块提供所需求的电力，其必须具有用于提供的电力，并且其必须具有可递送所需求电力的路径。如果满足这些标准，则基于每端口的优先权来提供电力(步骤813)。

要注意到，在此处公开的此方法和其它方法中，由于电力从一个设备通到另一设备，电力可能会损失。作为结果，输入到一个设备的50W可能导致从同一个设备的输出小于50W。可由多种方式中的任一种补偿这种损失。例如，当分配电力时，电力分配算法可将这种电力损耗考虑在内。

参见图10a，使用分布式方法的配置1000P和最终结果1001对于集中式实例是相同的，如图7a的单元700P和图7b的单元721所示。类似地，参见图10b，使用分布式方法的配置1020P和最终结果1021对于集中式实例是相同的，如图7c的单元720P和图7d的单元721所示。

不具有集成供电电源的设备可具有低功率操作模式，该模式提供一些报文发送和接收能力以传达电力需求并形成电力树拓扑。

本发明实施例的一个优点是能够根据需要向网络设备提供电力。换言之，根据每个设备的当前实际电力需求，向所述设备提供电力。这与传统系统大不相同，在传统系统中，每个设备包括其自己的大的集成供电电源，该供电电源的供电能力能够满足该设备的最大电力需求。这种传统方法的效率较低，这是由于其导致大量的可用电力在大部分时间里没有被利用。反之，本发明的实施例准许每个设备包括相对小的集成供电电源，或甚至不包括任何集成供电电源，当需求增加时可从其他设备经由网络提供给该设备足够的电力。作为结果，采用本发明实施例的网络可使用比传统网络具有更小供电电源的更小的设备，而没有牺牲电力供应能力。

本发明的实施例还可产生总体电力的节约。例如，通过使用少量的较大功率的电力分配(而不是大量的较小功率的电力分配)来向一系列设备提供所需的全部电力，本发明的实施例可有效地将大量的供电电源合并为少量的供电电源。作为结果，原先向网络设备提供电力的一个或多个供电电源可被完全关闭。与采用大量的供电电源提供电力相比，即使是在采用这种电力合并向网络设备提供了相同数量的电力时，这种电力合并也可实现效率提高以及电力节约。

通过使网络设备(例如交换机)能够从网络中的多个可选择供电电源中接收电力，本发明的实施例还提供了供电电源冗余。这种冗余实现较高电力可用性和较好的网络可用性，这是由于如果网络中的一个供电电源失效，则已经从该供电电源接收电力的设备可从网络中的其他供电电源中接受电力。反之，在传统系统(其中每个设备从内部供电电源或从固定的外部供电电源接收电力)中，如果这种供电电源变为不可用，即使网络中的其它处存在电力储备，则该设备也将失去电力，有可能破坏网络的可用性。

本发明实施例的另一优点是它们可比传统供电技术更容易使用。在传统系统中，如果特定设备需要更多的电力，一般来说设备必须被手动地连接到较大的内部或外部供电电源。由于需要电力的设备的数量增加，这种手动配置的工作将是单调的、缓慢的、不准确的以及效率低的。反之，本发明的实施例动态地、快速地以及自动地重新配置网络内的电力，以满足网络设备变化的电力需求，而不需要手动干涉。

应该了解，尽管已经根据特定实施例在上文中描述了本发明，前述实施例仅是作为示例性而提供的，而没有限制或限定本发明的范围。包括在下文中但不局限于此的各种其他实施例也落在权利要求书的范围内。例如，此处描述的单元和组件可被进一步分成额外的组件，或结合在一起以形成用于执行相同功能的较少的组件。

例如，可将上述技术以硬件、软件、固件或其任意组合的方式实现。上述技术可以在可编程计算机上执行一个或多个计算机程序来执行，其中可编程计算机包括处理器、处理器可读的存储介质(例如包括易失存储器和非易失存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备和至少一个输出设备。通过输入设备进行程序代码的输入，以执行所述功能并产生输出。输出可被提供给一个或多个输出设备。

落入所附权利要求书的范围内的每个计算机程序可用任意编程语言来实现，例如汇编语言、机器语言、高级编程语言或面向对象的编程语言。例如，编程语言可为编译编程语言或解译性编程语言。

每个这种计算机程序可实现为有形的的计算机程序产品，其具体体现为由计算机处理器执行的机器可读存储设备。本发明的方法步骤可由执行具体体现在计算机可读介质上的程序的计算机处理器执行，通过输入的操作和输 出的产生来实现本发明的功能。通过实例，适用的处理器包括通用和用于特殊目的的微处理器。一般而言，处理器从只读存储器和/或随机存取存储器接收指令和数据。例如，适用于具体体现计算机程序指令的存储设备包括所有形式的非易失存储器，例如包括EPROM、EEPROM和闪存设备的半导体存储设备；诸如内部硬盘和可移动盘等磁盘；磁光盘；以及CD-ROM。可将任意前述组件补充或被并入特殊设计的ASIC(特定用途集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)。通常，计算机还可从诸如内部盘(未示出)或可移动盘等存储介质接收程序和数据。这些元件还可在传统的台式计算机或工作站计算机以及其他计算机(适合用于执行实现此处描述的方法的计算机程序)中发现，其可被用于与任意数字打印引擎或标记引擎、显示器或能够在纸、胶片、显示屏或其它输出介质上产生色彩或灰度像素的其它光栅输出设备相结合。

Claims (60)

1.一种用于与包括多个相互连接的设备的系统一同使用的方法，所述多个相互连接的设备包括第一电力授予设备、第二电力授予设备以及第一电力需求设备，该方法包括如下步骤：

(A)在所述第一电力授予设备和第二电力授予设备处，使用电力树协议来产生连接所述第一电力授予设备、所述第二电力授予设备以及所述第一电力需求设备的电力树；

(B)根据所述第一电力需求设备的当前实际电力需求对所述第一电力需求设备分配电力，包括如下步骤：

(B)(1)从所述第一电力授予设备沿所述电力树的第一路径向所述第一电力需求设备分配电力；以及

(B)(2)从所述第二电力授予设备沿所述电力树的第二路径向所述第一电力需求设备分配电力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电力树包括：

第一链路，直接将所述第一电力授予设备连接到所述第一电力需求设备；以及

第二链路，直接将所述第二电力授予设备连接到所述第一电力需求设备；

其中所述第一路径包括所述第一链路，并且所述第二路径包括所述第二链路。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一链路和所述第二链路包括以太网电缆。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电力树包括：

第一链路，直接将所述第一电力授予设备连接到所述第一电力需求设备；

第二链路，直接将所述第二电力授予设备连接到所述多个相互连接的设备中的一个特定设备，而不是所述第一电力需求设备；以及

第三路径，将所述多个相互连接的设备中的一个所述特定设备连接到所述第一电力需求设备；

其中所述第一路径包括所述第一链路，并且其中所述第二路径包括由所述第三路径跟随的所述第二链路。

5.根据权利要求1所述的方法，

其中所述第一路径包括将所述第一电力授予设备连接到所述第二电力授予设备的第三路径；以及

其中所述第二电力授予设备包括：

接收电力装置，用于从所述第一电力授予设备接收第一电力；

产生电力装置，用于将第二电力加到所述第一电力以产生第三电力；以及

提供电力装置，用于将所述第三电力沿所述电力树的所述第二路径提供给所述第一电力需求设备。

6.根据权利要求1所述的方法，

其中所述多个相互连接的设备进一步包括第二电力需求设备；

其中(B)包括对所述第一电力需求设备以及所述第二电力需求设备分配电力；以及

其中(B)进一步包括如下步骤：

(B)(3)从所述第一电力授予设备沿所述电力树的第三路径向所述第二电力需求设备分配电力；以及

(B)(4)从所述第二电力授予设备沿所述电力树的第四路径向所述第二电力需求设备分配电力。

7.根据权利要求1所述的方法，其中将设备D1连接至设备D2的所述电力树中的每个链路B相应于所述设备D1和所述设备D2之间的电力路径。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述电力路径包括所述设备D1和所述设备D2之间的多个电力链路。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述电力连接包括基于以太网连接的电力。

10.根据权利要求1所述的方法，其中(A)包括如下步骤：使用所述电力树协议，以将所述电力树内的位置分配给所述第一电力需求设备。

11.根据权利要求1所述的方法，其中(A)包括如下步骤：在所述第一电力授予设备和所述第二电力授予设备处，将所述电力树内的位置分配给所述第一电力需求设备。

12.根据权利要求1所述的方法，其中(B)(1)包括如下步骤：从所述第一电力授予设备沿所述电力树的所述第一路径向所述第一电力需求设备提供电力。

13.根据权利要求1所述的方法，其中(B)(1)包括如下步骤：

(B)(1)(a)识别沿着所述第一路径的电力输送能力；以及

(B)(1)(b)基于被识别的所述电力输送能力，从所述第一电力授予设备向所述第一电力需求设备分配电力。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述电力输送能力包括预设常量值。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括如下步骤：

(C)在(B)之前，选择所述多个相互连接的设备的一个设备作为主控设备；并且

其中在所述主控设备的控制下执行(B)。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个相互连接的设备包括多个网络交换机以及多个供电设备。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个相互连接的设备包括网络交换机，该网络交换机包括：

交换电路；

电力输入控制，用于从所述多个设备的其它设备接收电力；以及

提供电力装置，用于从所述电力输入控制向所述交换电路提供电力。

18.根据权利要求1所述的方法，其中由所述第一电力授予设备和第二电力授予设备执行(B)。

19.根据权利要求18所述的方法，其中(B)包括如下步骤：

在所述第一电力授予设备处，传输给予自愿提供的电力的报文；

在所述第一电力需求设备处，接受自愿提供电力的给予；以及

在所述第一电力授予设备处，响应于接受，将电力传输给所述第一电力需求设备。

20.根据权利要求19所述的方法，其中(B)(1)(c)(i)包括如下步骤：

在所述第一电力授予设备处，传输给予自愿提供的电力的第一报文；

在所述第二电力授予设备处，传输给予自愿提供的电力的第二报文；

在所述第一电力需求设备处，接受所述第一报文中的给予；以及

在所述第一电力授予设备处，响应于接受，将电力传输给所述第一电力需求设备。

21.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述多个相互连接的设备执行(B)。

22.根据权利要求1所述的方法，其中(B)进一步包括如下步骤：

(B)(3)如果所述第一电力授予设备具有足够的电力储备以向所述第一电力需求设备提供电力，则解除从所述第二电力授予设备向所述第一电力需求设备分配电力，并从所述第一电力授予设备沿所述电力树的第三路径向所述第一电力需求设备分配电力。

23.根据权利要求22所述的方法，其中(B)(3)包括关闭所述第二电力授予设备的至少一部分。

24.根据权利要求1所述的方法，其中(B)进一步包括如下步骤：

(B)(3)如果所述第一电力授予设备具有足够的电力储备以向所述第一电力需求设备和所述第二电力需求设备提供电力，则解除从所述第二电力授予设备向所述第一电力需求设备分配电力，并从所述第一电力授予设备沿所述电力树的第三路径向所述第一电力需求设备分配电力。

25.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个相互连接的设备进一步一种方法，该方法包括如下步骤：

(C)从所述第二电力授予设备沿所述电力树的第三路径向所述第二电力需求设备分配电力。

26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括如下步骤：

(D)从所述第一电力授予设备沿所述电力树的第四路径向所述第二电力需求设备分配电力。

27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括如下步骤：

(E)从所述第二电力授予设备沿所述电力树的第五路径向所述第一电力需求设备分配电力。

28.根据权利要求25所述的方法，其中所述电力树包括多个主要链路以及多个备份链路，并且其中(B)(1)包括如下步骤：

(B)(1)(a)试图从所述第一电力授予设备沿所述电力树的所述多个主要链路向所述第一电力需求设备分配电力；以及

(B)(1)(b)如果(B)(1)(a)没有通过所述第一电力需求设备来分配需要的所有电力，则从所述第一电力授予设备沿所述电力树的所述多个备份链路的至少一个链路向所述第一电力需求设备分配电力。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述多个主要链路以及所述多个备份链路包括多个以太网电缆。

30.一种用于与第一电力需求设备一同使用的系统，该系统包括：

第一网络交换机，包括：

产生电力树装置，用于使用电力树协议结合第二网络交换机，以产生连接所述第一网络交换机、所述第二网络交换机以及所述第一电力需求设备的电力树；以及

第一装置，用于根据所述第一电力需求设备的当前实际电力需求从所述第一网络交换机沿所述电力树的第一路径向所述第一电力需求设备分配第一电力，

第二网络交换机，包括：

产生电力树装置，用于使用所述电力树协议结合所述第一网络交换机以产生所述电力树；以及

第二装置，从所述第二网络交换机沿所述电力树的第二路径向所述第一电力需求设备分配第二电力。

31.根据权利要求30所述的系统，进一步包括：

选择装置，用于选择用于分配电力的所述第一装置和用于分配电力的所述第二装置中的一个装置，以向所述第一电力需求设备分配电力；以及

使用装置，用于使用从用于分配电力的所述第一装置和所述第二装置中选择的一个装置，以向所述第一电力需求设备分配电力。

32.根据权利要求30所述的系统，其中所述电力树包括：

第一链路，直接将所述第一网络交换机连接到所述第一电力需求设备；以及

第二链路，直接将所述第二网络交换机连接到所述第一电力需求设备；

其中所述第一路径包括所述第一链路，并且所述第二路径包括所述第二链路。

33.根据权利要求32所述的系统，其中所述第一链路和所述第二链路包括以太网电缆。

34.根据权利要求30所述的系统，其中所述电力树包括：

第一链路，直接将所述第一网络交换机连接到所述第一电力需求设备；

第二链路，直接将所述第二网络交换机连接到一个特定设备，而不是所述第一电力需求设备；以及

第三路径，将所述特定设备连接到所述第一电力需求设备；

其中所述第一路径包括所述第一链路，并且其中所述第二路径包括由所述第三路径跟随的所述第二链路。

35.根据权利要求30所述的系统：

其中所述第一路径包括将所述第一网络交换机连接到所述第二网络交换机的第三路径；以及

其中所述第二网络交换机包括：

接收电力装置，用于从所述第一网络交换机接收第一电力；

产生电力装置，用于将第二电力加到所述第一电力以产生第三电力；以及

提供电力装置，用于将所述第三电力沿所述电力树的所述第二路径提供给所述第一电力需求设备。

36.根据权利要求30所述的系统：

其中所述第二网络交换机包括第二装置，该第二装置用于从所述第二网络交换机沿所述电力树的第四路径向第二电力需求设备分配第二电力。

37.根据权利要求30所述的系统，其中将设备D1连接到设备D2的所述电力树中的每个链路B相应于所述设备D1和所述设备D2之间的电力路径。

38.根据权利要求30所述的系统，其中用于分配第一电力的所述第一装置包括一种装置，该装置用于从所述第一网络交换机沿所述电力树的所述第一路径向所述第一电力需求设备提供所述第一电力。

39.根据权利要求30所述的系统，其中用于分配第一电力的所述第一装置包括：

识别装置，用于识别沿着所述第一路径的电力输送能力；以及

分配装置，用于基于被识别的所述电力输送能力，从所述第一电力授予设备向所述第一电力需求设备分配电力。

40.根据权利要求30所述的系统，进一步包括：

选择装置，用于选择所述第一网络交换机和所述第二网络交换机中的一个交换机作为主控设备；并且

其中用于分配第一电力的所述第一装置和用于分配第二电力的所述第二装置被所述主控设备控制。

41.根据权利要求30所述的系统，其中用于分配的所述第一装置包括一种减去装置，该减去装置用于从与所述第一网络交换机相关的电力储备中减去所述第一电力。

42.根据权利要求30所述的系统，其中用于分配第一电力的所述第一装置包括：

临时分配装置，用于从所述第一网络交换机向所述第一电力需求设备临时分配第二电力，以及从所述第二网络交换机向所述第一电力需求设备临时分配第三电力；

确定装置，用于确定所述第一网络交换机具有足够的电力储备，该电力储备至少等于所述第二电力和所述第三电力的和；以及

分配装置，用于将所述第一电力分配到所述第一电力需求设备，其中所述第一电力至少等于所述第二电力和所述第三电力的和。

43.根据权利要求30所述的系统，进一步包括：

所述第二网络交换机，包括：

产生电力树装置，用于使用所述电力树协议结合所述第一网络交换机以产生所述电力树；以及

第二装置，用于从所述第二网络交换机沿所述电力树的第二路径向第二电力需求设备分配第二电力。

44.根据权利要求43所述的系统，其中所述第一网络交换机进一步包括：

第三装置，用于从所述第一网络交换机沿所述电力树的第三路径向所述第二电力需求设备分配第三电力。

45.根据权利要求44所述的系统，其中所述第二网络交换机进一步包括：

第四装置，用于从所述第二网络交换机沿所述电力树的第四路径向所述第一电力需求设备分配第四电力。

46.根据权利要求43所述的系统，其中所述电力树包括多个主要链路以及多个备份链路，并且其中用于分配第一电力的所述第一装置包括：

主要链路分配装置，用于试图从所述第一网络交换机沿所述电力树的所述多个主要链路向所述第一电力需求设备分配所述第一电力；以及

备份链路分配装置，如果用于试图的所述主要链路分配装置没有通过所述第一电力需求设备来分配所有需要的电力，则用于试图从所述第一网络交换机沿所述电力树的所述多个备份链路的至少一个链路向所述第一电力需求设备分配电力。

47.根据权利要求46所述的系统，其中所述多个主要链路以及所述多个备份链路包括多个以太网电缆。

48.一种用于与包括多个相互连接的设备的系统一同使用的方法，所述多个相互连接的设备包括第一电力授予设备、第二电力授予设备以及第一电力需求设备，该方法包括如下步骤：

(A)在所述第一电力需求设备处，参与到电力树协议中，以产生连接所述第一电力授予设备、所述第二电力授予设备以及所述第一电力需求设备的电力树；

(B)根据所述第一电力需求设备的当前实际电力需求从所述第一电力授予设备沿所述电力树的第一路径接收电力；以及

(C)从所述第二电力授予设备沿所述电力树的第二路径接收电力。

49.根据权利要求48所述的方法，进一步包括如下步骤：

(C)在所述第一电力需求设备处，将所述电力的至少一些电力传输到第二电力需求设备。

50.根据权利要求48所述的方法，

其中(A)(1)包括参与到电力树协议中，以产生连接所述第一电力授予设备、所述第二电力授予设备、所述第一电力需求设备以及第二电力需求设备的所述电力树；以及

其中该方法进一步包括如下步骤：

(C)在所述第二电力需求设备处，参与到电力树协议中，以产生所述电力树；以及

(D)从所述第二电力授予设备沿所述电力树的第二路径接收电力。

51.根据权利要求50所述的方法，其中(D)进一步包括如下步骤：从所述第一电力授予设备沿所述电力树的第三路径接收电力。

52.根据权利要求51所述的方法，其中(B)进一步包括如下步骤：从所述第二电力授予设备沿所述电力树的第四路径接收电力。

53.根据权利要求50所述的方法，其中所述第一电力需求设备包括网络交换机。

54.一种用于与第一电力授予设备和第二电力授予设备一同使用的电力需求设备，该电力需求设备包括：

产生电力树装置，用于参与到电力树协议中，以产生连接所述第一电力授予设备、所述第二电力授予设备以及所述第一电力需求设备的电力树；

沿第一路径的接收电力装置，用于根据所述第一电力需求设备的当前实际电力需求从所述第一电力授予设备沿所述电力树的第一路径接收电力；以及

沿第二路径的接收电力装置，用于从所述第二电力授予设备沿所述电力树的第二路径接收电力。

55.根据权利要求54所述的电力需求设备，进一步包括：

电力传输装置，用于将所述电力的至少一些电力传输到第二电力需求设备。

56.根据权利要求54所述的电力需求设备，其中所述电力需求设备包括网络交换机。

57.一种用于与第一电力授予设备和第二电力授予设备一同使用的系统，该系统包括：

第一电力需求设备，包括：

产生电力树装置，用于参与到电力树协议中，以产生连接所述第一电力授予设备、所述第二电力授予设备、所述第一电力需求设备以及所述第二电力需求设备的电力树；

沿第一路径的接收电力装置，用于根据所述第一电力需求设备的当前实际电力需求从所述第一电力授予设备沿所述电力树的第一路径接收电力；以及

第二电力需求设备，包括：

产生电力树装置，用于参与到所述电力树协议中，以产生所述电力树；以及

沿第二路径的接收电力装置，用于根据所述第二电力需求设备的当前实际电力需求从所述第二电力授予设备沿所述电力树的第二路径接收电力。

58.根据权利要求57所述的系统，其中所述第二电力需求设备进一步包括：

沿第三路径的接收电力装置，用于从所述第一电力授予设备沿所述电力树的第三路径接收电力。

59.根据权利要求57所述的系统，其中所述第一电力需求设备进一步包括：

沿第四路径的接收电力装置，用于从所述第二电力授予设备沿所述电力树的第四路径接收电力。

60.根据权利要求57所述的系统，其中所述第一电力需求设备包括网络交换机。