CN102349267B - 耦合到切换设备系列的多个传感器 - Google Patents

Abstract

数据中心可以被定义为以高密度配置容纳计算机和其它电子装备的位置。典型地，装备的大部分部署在装备机架上。通过当前技术可达到每机架128个离散服务器计算机的密度，并且期望密度将持续增加。机架中的服务器可以使用相当大量的电力，并且因此，耗散显著量的热量。服务器的典型机架可以使用10kW，并且大数据中心可以具有1000个服务器机架。为了去除大数据中心中所生成的热量，数据中心将被配置有很多计算机室内空调（computerroomairconditioning,CRAC）单元，其运行以将冷空气递送到数据中心，从而保持服务器和其它设备不过热。CRAC单元所消耗的能量构成了数据中心所消耗的总能量的显著份额。

Description

耦合到切换设备系列的多个传感器

背景技术

数据中心可以被定义为以高密度配置容纳计算机和其它电子装备的位置。典型地，装备的大部分部署在装备机架上。通过当前技术可达到每机架128个离散服务器计算机的密度，并且期望密度将持续增加。机架中的服务器可以使用相当大量的电力，并且因此，耗散显著量的热量。服务器的典型机架可以使用10kW，并且大数据中心可以具有1000个服务器机架。

为了去除大数据中心中所生成的热量，数据中心将被配置有很多计算机室内空调（computer room air conditioning, CRAC）单元，其运行以将冷空气递送到数据中心，从而保持服务器和其它设备不过热。CRAC单元所消耗的能量构成了数据中心所消耗的总能量的显著份额。

附图说明

附图描述了本发明的实施例、实现方式和配置，而不是本发明本身。

图1是在其中已经部署了本发明实施例的数据中心的一部分的透视图。

图2示出了根据本发明实施例的图1中所示的数据中心的一部分的框图。

图3是根据本发明实施例的基站的框图。

图4示出了根据本发明实施例的切换设备。

图5示出了根据本发明实施例的另一切换设备。

图6是示出根据本发明实施例的图1中所示的数据中心中的数据流的框图。

图7示出了描述根据本发明实施例的基站使用以发现切换设备和插入式装配的过程的流程图。

图8A和图8B是示出根据本发明实施例的用于图7的流程图中所示的步骤的两种不同方法的流程图。

图9示出了在其中部署两个切换设备系列的本发明另一实施例。

具体实施方式

在前述描述中，阐述了众多细节以提供对本发明的理解。然而，本领域技术人员应理解，本发明可以在没有这些细节的情况下被实践。虽然已经相对于有限数目的实施例公开了本发明，但是本领域技术人员应意识到来自其的众多修改和变化。意图是所附权利要求覆盖如落入本发明的真实精神和范围内的这样的修改和变化。

本发明实施例涉及耦合到切换设备系列的传感器，以及发现该切换设备系列。在详细考虑本发明之前，首先考虑在其中将部署本发明实施例的环境。

动态智能冷却（Dynamic Smart Cooling, DSC）是Hewlett-Packard公司用来标识帮助消费者准确测量数据中心冷却的效率和减少与数据中心冷却相关联的费用的一组技术的术语。考虑具有几百个机架的大数据中心，其中，每个机架具有多于100个服务器。这样的数据中心将具有很多计算机室内空调（CRAC）单元，其中，每个CRAC单元对每个服务器附近的温度有影响。

当这样的数据中心被配置为使用DSC时，在每个机架上安置若干温度传感器，并且来自所有传感器的读数被发送到数据中心环境控制器（data center environment controller, DCEC）。DCEC包括委任模块（commissioning module）。通过增量地增加和减少每个CRAC单元的冷却输出，以及测量在每个温度传感器处的结果，委任模块能够创建表示每个CRAC单元在每个传感器处的效果的简档。通过此信息，DCEC能够控制CRAC单元，以确保在使数据中心的其它区域中的浪费的过冷却最小化的同时，所有服务器接收到足够的冷却。

在典型现有技术部署中，基站耦合到每个机架。基站是具有微控制器、用于存储程序指令和数据的电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、RAM、以太网接口以及1-Wire（线）网络接口的设备。每个基站的以太网控制器使用本领域已知的以太网耦合设备（诸如如交换机和路由器）耦合到DCEC。

1-Wire是Maxim Integrated Products公司的注册商标，并且1-Wire设备通过这样的总线进行通信：该总线包括在该总线上所有设备之间载送数据的单条线。典型地，地线也耦合到每个设备。在一种配置中，该单条线也用于对1-Wire设备供电，其中，当该单条线高时，该设备在电容器中存储电荷，并且在该单条线低的情况下使用电容器中存储的电荷对该设备供电。在另一配置中，一个或多个附加电力线被提供给1-Wire设备。

每个基站的1-Wire接口耦合到一个或多个插入式装配（plug in assembly，PIA）。在一种配置中，PIA是沿着每个机架的空气摄入侧（典型地是机架的前面）的长度垂直地安装的条带（strip）。任选地，沿着机架的后面安装第二PIA，以测量离开机架的空气的温度。每个PIA具有沿着PIA的长度安置的1-Wire温度传感器系列。每个PIA还包括提供对EEPROM中存储的PIA配置数据的存取的1-Wire设备。

在上述DSC配置中，基站将ID分组多播到由DCEC监控的第一UDP端口。当DCEC接收到并且处理分组时，DCEC通过使用第二UDP端口向基站广播确认分组而作出响应。一旦基站接收到确认分组，基站就开始通过使用第一UDP端口广播分组来发送温度数据。

使用此过程，DCEC能够发现数据中心中的每个机架。然而，将每个机架与数据中心中的物理位置相关联倾向于是需要数据中心技术人员将每个基站所发送的唯一标识符与物理位置相关联的手动过程。

图1是在其中部署了本发明实施例的数据中心10的一部分的透视图。数据中心10包括机架行12、DCEC 14以及CRAC单元16和18。

每个机架具有两个PIA，其中，一个PIA附连到机架的前面，并且测量进入机架的空气的温度，第二个PIA附连到机架的后面，测量离开机架的空气的温度。例如，机架20包括沿着机架20的前面安置的PIA 22，并且机架24包括沿着机架24的后面安置的PIA 26（通过幻影示出）。

每个PIA包括五个1-Wire温度传感器，诸如PIA 22的温度传感器28。当然，本领域技术人员应认识到，在每个PIA上可以提供附加的或更少的传感器。而且，本领域技术人员应意识到，在PIA可以包括其它类型的传感器，诸如湿度和压力传感器。此外，PIA可以具有不同的配置和功能。例如，PIA可以被配置为感测机架门是打开还是关闭，或测量风扇的旋转速度。

每个PIA还包括可以存取EEPROM中所存储的配置信息的1-Wire设备，诸如PIA 22的设备30。如这里所使用的，术语PIA可以指代任何传感器装配，其包括表征该装配的存储器以及部署在该装配中的传感器。

如上所论述，先前DSC配置每机架部署一个基站。根据图1中所示的本发明实施例，为一机架系列提供单个基站，并且每个机架被提供有切换设备。因此，在图1中，基站32耦合到DCEC 14和切换设备系列。机架20的切换设备34是该系列的第一切换设备，并且耦合到基站32。进而，切换设备34还耦合到切换设备36，切换设备36耦合到切换设备38，切换设备38耦合到切换设备40，切换设备40耦合到切换设备42，以及切换设备42耦合到切换设备44，该切换设备44是该系列中的最后切换器。基站32、切换设备34、36、38、40、42和44以及诸如PIA 22和PIA 26之类的 PIA共同地形成用于机架行12的传感器网络。

图1中所示的本发明实施例提供了优于每机架部署一个基站的先前DSC配置的若干优点。首先，存在显著的费用节省。如以下将更详细讨论的那样，根据本发明实施例的切换设备是比基站简单得多的设备。预期切换设备的费用将近似是$8，而基站的费用近似是$80。考虑具有每行十个机架的100行中布置的1000机架的数据中心。在每个机架部署基站的费用将是$80,000。使用本发明实施例，对于100行中的每行将部署一基站，并且对于每个机架将部署一切换设备。因此，部署费用将是$16,000，由此节省$64,000。此外，在减少以太网连线和切换方面实现附加节省。

另一优点是切换设备是将典型地不需要固件更新的相对简单的设备。与之对照，基站可能需要固件更新以实现改进的发现和报告算法。本发明实施例显著减少了可能要求被更新的设备的数目。

最后，本发明实施例显著减少了当将PIA与物理机架位置相关联时数据中心技术人员所需的努力。在上面论述的先前DSC配置中，技术人员必须将每个机架与物理位置相关联。通过使用本发明实施例，技术人员仅需要将一行中的第一机架与物理位置相关联，并且根据切换设备在该系列中的次序可以推断机架中的其余机架的物理位置，如以下将更详细地讨论的。在上面论述的数据中心中，在每行十个机架的100行中布置了1000个机架。因此，将每个机架与物理位置相关联所需的努力减少到十分之一。

图2示出了图1的数据中心10的一部分的框图。DCEC 14包括总线46。虽然为了简明，把总线46示出为单个总线，但本领域技术人员应意识到，典型地将使用多个连接的总线。

耦合到总线46的是一个或多个CPU 48、主存储器50、持久储存器52、网络接口54、以及其它I/O 56。CPU 48处理程序指令，而主存储器50存储程序指令和数据。持久储存器52表示本领域中已知的各种形式的持久储存器，诸如硬盘驱动器、EEPROM、光驱等等。

网络接口54耦合到切换器58，切换器58进而耦合到CRAC单元16和18以及基站32。注意，示出连接CRAC单元16和18的网络接口仅仅是代表性的。在其它实施例中，可以使用不同的连接技术，诸如Modbus串行通信协议，其可以通过RS-485通信通道实现。

其它I/O 56表示其它类型的I/O，并且耦合到键盘和鼠标60、显示器62以及USB、固件、以及蓝牙端口64。块56和64中所示的I/O设备仅仅是代表性的，并且本领域技术人员应意识到，DCEC 14可以具有附加类别的I/O设备。

在上面论述的先前DSC配置的讨论中，基站具有耦合到DCEC的以太网端口、以及两个1-Wire端口，其中，每个1-Wire耦合到一PIA。消费者可以通过更新基站的固件重新部署该基站，以供本发明实施例使用。在图1中所示的实施例中，仅一个1-Wire端口用于连接到该切换设备系列中的第一切换设备。在本发明另一实施例中，机架行中的第一机架的PIA耦合到基站，并且该行中机架的其余机架耦合到切换设备。因此，此实施例中使用的基站具有三个1-Wire端口，如图3中所示。注意，通过简单地连结1-Wire总线导体可以将1-Wire设备添加到1-Wire总线，因此也可以通过简单外部“Y”连接器提供1-Wire端口。

图3是根据本发明实施例的基站66的框图。基站66包括微控制器68、闪速EEPROM 70、RAM 72、RJ45以太网端口74、I²C 至1-Wire桥76、键控RJ45 1-Wire A端口78、键控RJ45 1-Wire B端口80、以及键控RJ45 1-Wire C端口82。

微控制器68是具有存储器端口84、I²C端口86和以太网端口88的集成控制器。合适的微控制器是可从Digi International获得的NS9360 ARM9处理器。存储器端口84耦合到闪速EEPROM 70，该闪速EEPROM 70存储基站固件和持久数据。存储器端口84还耦合到RAM 72，基站66使用RAM 72在操作时存储程序指令和数据。以太网端口88耦合到RJ45以太网端口74，并且用于将基站66耦合到DCEC。

I²C端口86耦合到I²C至1-Wire桥76。合适的桥为可从Maxim Integrated Products公司获得的DS2482-100 I²C至1-Wire桥。桥76将来自微控制器68的I²C信号转换为1-Wire信号，其进而耦合到键控RJ45 1-Wire A端口78、键控RJ45 1-Wire B端口80和键控RJ45 1-Wire C端口82。如上所论述，1-Wire数据总线可以对1-Wire设备供电，或可以提供单独的功率信号。在这里所公开的实施例中，+3.3V和+5V供电线被提供给1-Wire设备。因此，+3.3V和+5V供电线耦合到图3中的端口78、80和82。为了简明，在附图中的其余附图中将不示出供电线。此外，注意，端口78、80和82使用键控RJ45端口。使用键控端口和连接器防止承载1-Wire信号的连接器插入以太网端口，反之亦然。

图4示出了根据本发明实施例的切换设备90。切换设备90包括1-Wire I/O设备92（诸如可从Maxim Integrated Products公司获得的DS2431双通道可编程I/O 1-Wire芯片）、单极双掷（single pole double throw, SPDT）切换器94、键控RJ45 1-Wire上游端口96、键控RJ45 1-Wire下游端口98、键控RJ45 1-Wire PIA端口A 100、以及键控RJ45 1-Wire PIA端口B 102。

上游端口96耦合到作为切换设备系列中的上游的切换设备，或如果切换设备90是所述系列中的第一切换器则耦合到基站。来自上游端口96的1-Wire总线被提供给1-Wire I/O设备92和SPDT切换器94。1-Wire I/O设备92包括PIO输出信号104，其用于控制SPDT切换器94。切换器94可以实现为机电继电器，或基于晶体管的切换器。在充当切换器控制器的设备92的控制下，切换器94可用来把来自端口96的1-Wire总线耦合到键控RJ45 1-Wire下游端口98或者键控RJ45 1-Wire PIA端口A 100和键控RJ45 1-Wire PIA端口B 102。

图5示出了与图4的切换设备90相比提供了附加功能的根据本发明实施例的另一切换设备。图5的切换设备106包括1-Wire I/O设备108（诸如可从Maxim Integrated Products公司获得的具有4096比特1-Wire EEPROM的DS28E04-100双通道可编程I/O芯片）、单极单掷（SPST）切换器110和112、键控RJ45 1-Wire上游端口114、键控RJ45 1-Wire下游端口116、键控RJ45 1-Wire PIA端口A 118、键控RJ45 1-Wire PIA端口B 120和1-Wire湿度传感器122。

上游端口114耦合到作为该网络端口系列中的上游的切换设备，或如果切换设备106是所述系列中的第一切换器则耦合到基站。1-Wire总线从上游端口114被提供给1-Wire I/O设备108、SPST切换器110和112、以及1-Wire湿度传感器122。1-Wire I/O设备108包括：PIO A输出信号126，其用来控制SPST切换器112；PIO B输出信号128，其用来控制SPST切换器110。切换器110和112可以实现为机电继电器、或基于晶体管的切换器。在充当切换器控制器的设备108的控制下，切换器110可用来将1-Wire总线从上游端口114到下游端口116选择性地连接或断连。在充当切换器控制器的设备108的控制下，切换器112可用来将1-Wire总线从上游端口114到键控RJ45 1-Wire PIA端口A 118和键控RJ45 1-Wire PIA端口B 120选择性地连接或断连。

与图4的切换设备90相比，切换设备106提供了附加的灵活性。正如切换器90一样，在排除其它机架的PIA时，通过顺序地将每个机架的PIA耦合到基站可以顺序发现切换设备和相关联的PIA。然而，在发现之后，切换设备系列108可以被配置为将所有机架的所有PIA同时耦合到1-Wire总线。与之对照，切换器90在任何给定的时间点仅将来自一个机架的PIA耦合到基站。

切换设备106包括集成1-Wire湿度传感器122，诸如可从Maxim Integrated Products公司获得的DS1923温度/湿度传感器。虽然在与温度一样多的位置中测量湿度不是必须的，但其仍是重要的环境参数。总的来说，在足够低以防止冷凝和腐蚀的同时，湿度应足够高，以最小化静电放电。设备108的EEPROM 124连同表征切换设备的其它信息（诸如型号和序列号）一起存储与1-Wire湿度传感器122相关联的配置信息。注意，其它类型的传感器可以集成到切换器设备，诸如压力传感器或烟雾传感器。

图6是示出图1的数据中心10中的数据流的框图。在图6中，诸如PIA 22和26之类的PIA耦合到切换设备系列的对应切换设备34、36、42和44。切换设备34是所述系列中的第一切换设备，并且耦合到基站32。进而，基站32耦合到DCEC 14。

图6图示了DCEC 14所托管的软件模块。因此，用户接口130耦合到操作者控制台，其包括图2中所示的鼠标和键盘60以及显示器62。监听者线程132与基站32通信，并且连同诸如温度和湿度读数之类的环境测量结果一起从基站32接收切换设备和PIA序列和配置数据。

委任模块138与控制引擎136通信，以对每个CRAC单元（诸如CRAC单元16和18）进行增量增加和减少，从而记录在PIA的每个传感器所测量的对应改变，并且在历史数据储存器134中记录测量结果。委任模块138然后形成表征每个CRAC单元在每个传感器处的效果的简档。进而，控制引擎136使用所述简档控制每个CRAC单元的输出，以在使过冷却数据中心10的其它区域最小化的同时确保每个机架接收到足够的冷却。

注意，一些消费者可以不部署委任模块。即使测量结果不用来控制CRAC单元，所收集的测量结果也具有有意义的值。例如，测量结果可以用来触发告警或标识可能具有冷却管道阻碍的数据中心位置。示出了委任模块138仅仅用以指示对于所收集的数据的潜在使用。

以下表1示出了PIA的EEPROM（诸如图1中所示的PIA 22的EEPROM 30）中存储的数据的示例。在图5中所示的切换设备106中，相似的表被存储在1-Wire I/O设备108的EEPROM 124中，并且包括表征1-Wire湿度传感器122的信息。

表1。

字段名	内容	评注	长度（字节）
				Table_Version	此表的版本（可能值00-FF）	允许在稍后时间支持不同表格式	1
PIA_PartNum	PIA制造商部件号	这用作PIA族代码，并且暗指PIA所执行的功能。部件号也可以暗指PIA安装位置。例如，特定部件号可以表示适配成安装在机架前面的PIA，而另一部件号可以表示适配成安装在机架后面的PIA。	16
				PIA_Serial	PIA序列号		16
PIA_HWRev	PIA硬件修订		1
				PIA_Addr (PK)	EEPROM驻留在此PIA上的1-Wire 64比特地址。	1-Wire总线上的唯一PIA标识符——这是用于数据库中的PIA的实例的主键（primary key）。	8
PIA_ParmLen	以下PIA特定的参数列表的字节的长度	长度的0的值指示空参数列表。	1
				PIA_Parms	PIA特定参数列表	进一步表征PIA的可选参数。	N
SensorCount	此PIA上的传感器设备的总数	其后跟随64比特PIA传感器地址的列表。	1
				Sensor1_Addr	第1传感器设备的64比特设备地址	PIA上按物理次序的设备。其为PIA上的第一传感器	8
Sensor2_Addr	…	PIA上按物理次序的设备。其为PIA上的第二传感器	8
				SensorN_Addr	…	PIA上按物理次序的设备。其为PIA上的最后传感器	8
Checksum	表校验和。	被基站用来验证表的准确读数。	1

图7是描述根据本发明实施例的基站使用来发现切换设备和PIA的过程的流程图140。在讨论图7之前，首先考虑1-Wire总线协议。

1-Wire总线包括单个主设备、以及一个或多个从设备。图3中所示的基站66的I²C至1-Wire桥76是1-Wire主机，与切换设备和PIA相关联的所有其它1-Wire设备是1-Wire从机。1-Wire设备使用两个命令集。第一命令集被称为ROM功能命令，并且用于设备标识和选择。第二命令集被称为存储器功能命令，并且用信号通知1-Wire设备执行特定于该设备的功能。主机必须完成ROM功能命令，以准备从设备来接收和执行存储器功能命令。

1-Wire协议定义了标识所有1-Wire从设备的ROM ID的搜索ROM序列。ROM ID是包含族代码、串行化字段以及循环冗余校验（CRC）的唯一64比特号。一旦标识了所有从设备，就可以使用跟随有存储器功能命令的匹配ROM命令来寻址各个从设备。此外，1-Wire协议定义了跳过ROM命令，其促使所有从设备执行后续的存储器功能命令。跳过ROM命令可以用来将存储器功能命令“广播”给多个从设备。虽然1-Wire协议的此简单描述足以使对本发明实施例的理解便利，但是1-Wire协议的附加细节可从Maxim Integrated Products公司获得。

返回图7的流程图140，发现切换设备的过程开始于开始块142。控制传递块144，以及基站用信号通知所有切换设备将1-Wire总线与下游端口断连。

图8A和图8B示出了用于用信号通知所有切换设备将1-Wire总线与下游端口断连的块144的两种不同方法。在图8A中，控制从块142传递到块145，以及在块145，基站发起ROM搜索序列以发现当前连接到1-Wire总线的所有切换设备。控制然后传递到块147。

在块147，基站发出跟随有用信号通知所有切换设备从上游端口到下游端口连接1-Wire总线的存储器功能命令的ROM跳过命令。在图4的切换设备90中，设备92用信号通知SPDT切换器94将上游端口96耦合到下游端口98。相似地，在图5的切换设备106中，设备108用信号通知SPST切换器110将上游端口114耦合到下游端口116。控制然后传递到块149。

块149发起ROM搜索序列，以发现当前连接到1-Wire总线的所有切换设备，并且控制传递到判决块151。判决块151测试在块149所执行的ROM搜索序列是否显露了未发现的切换设备。如果它显露了，则采用“是”分支回到块147，并且重复块147、149和151，直到没有发现附加切换设备为止，然后采用“否”分支到块153。

在块153，基站发出跟随有用信号通知切换设备将1-Wire总线与下游端口断连的存储器功能命令的ROM跳过命令。控制然后传递到图7的判决块146。

图8B示出了用于实现图7中的块144所表示的功能的不同方法。控制从开始块142传递到块155，该块155将变量I设置为等于1。控制然后传递到块157。

在块157，基站发出跟随有用信号通知所有切换设备从上游端口到下游端口连接1-Wire总线的存储器功能命令的ROM跳过命令。控制然后传递到块159，其将变量I增量1，然后控制传递到判决块161。

判决块161测试I是否等于系列中所存在的切换设备的最大数目。如果答案为否，则采用“否”分支，并且重复块157、159和161，直到I等于系列中所存在的切换设备的最大数目为止。此时，采用“是”分支到块163。

在块163，基站发出跟随有用信号通知切换设备将1-Wire总线与下游端口断连的存储器功能命令的ROM跳过命令。控制然后传递到图7的判决块146。

返回图7，此时，切换设备系列中的仅第一切换设备连接到1-Wire总线。控制然后传递到判决块146。

判决块146测试未发现的切换设备是否存在。随着发现切换设备，基站连同发现切换设备的次序一起存储切换设备的列表。判决块146执行搜索以获得ROM ID的ROM搜索序列，并且比较所发现的ROM ID与切换设备的列表。此时，尚未发现切换设备，且该系列中的第一切换设备是连接到基站的唯一切换器。因此，采用“是”分支到块148。

块148在切换设备的列表中把未发现的块记录为该切换设备系列中的下一个切换设备。在此情况下，下一个切换设备也是该系列中的第一切换设备。控制然后传递到块150。

在块150，基站具有下一个切换设备的ROM ID，并且发出跟随有用来促使下一个切换设备将1-Wire总线耦合到PIA的存储器功能命令的匹配ROM命令。对于图4的切换设备90，由于用信号通知了所有切换设备将1-Wire总线与下游端口断连，因此PIA将已经连接到1-Wire总线，其也将1-Wire总线连接到切换器90中的PIA。对于图5的切换设备106，1-Wire I/O设备108用信号通知SPST切换器112将1-Wire总线从上游端口114耦合到键控RF45 1-Wire PIA A端口118和键控1-Wire PIA B端口120。接下来，控制传递到块152。

在块152，仅附连到1-Wire总线的PIA是耦合到该下一个切换设备的PIA。因此，基站发起ROM搜索序列以发现PIA，并且读取和记录与每个PIA相关联的EEPROM数据。控制然后传递到块154。

在块154，基站发出跟随有存储器功能命令的匹配ROM命令，以促使该下一个切换设备将1-Wire总线与PIA断连。因此，在图4的切换设备90中，1-Wire I/O设备92 用信号通知SPDT切换器94将1-Wire总线与键控RF45 1-Wire PIA A端口100和键控1-Wire PIA B端口102断连。在图5的切换设备106中，1-Wire I/O设备108 用信号通知SPST切换器112将1-Wire总线与键控RJ45 1-Wire PIA A端口118和键控1-Wire PIA B端口120断连。接下来，控制传递到块156。

在块156，基站发出跟随有存储器功能命令的匹配ROM命令，以促使该系列中的下一个切换设备将1-Wire总线连接到该下一个切换设备的下游端口。对于图4的切换器90，由于单个SPDT切换器94用来将1-Wire总线耦合到PIA或下游端口，因此实际上在块154执行此动作。对于图2的切换器106，1-Wire设备108用信号通知SPST切换器110将键控RJ45 1-Wire上游端口114耦合到键控RF45 1-Wire下游端口116。

如果该系列中的该下一个切换设备还是该系列中的最后切换设备，则在块156所执行的动作不添加未发现的切换设备。然而，如果在该系列中存在另一切换设备，则在块156所执行的动作已经添加了未发现的切换设备。控制然后传递回到判决块146。

如果在块156所执行的动作已经添加了未发现的切换设备，则判决块146将找寻新的切换设备，并且将采用“是”分支到块148。块148、150、152、154、156和146将继续被执行，直到到达切换设备系列中的最后切换设备为止，此时，采用从判决块146到块158的 “否”分支。

块158记录被发现以作为切换设备系列中的最后切换设备的最终切换设备，并且将控制传递到块160。

块160暂停长达一段时间（例如一分钟），然后将控制传递到块144，由此再次发起发现过程。通过定期地执行发现过程，本发明提供了“即插即用”功能，由此可以在不需要另外配置的情况下将切换设备和PIA添加到机架行和从机架行移除。

由于本发明实施例顺序地发现了切换设备，并且由此发现了机架，因此物理位置也可以与所述系列中的切换设备的位置相关。因此，网络技术人员仅需要将基站与物理位置相关联，并且根据切换设备系列推断出一行中的其余机架的物理位置。

一旦发现了所有切换设备、PIA和传感器，图1的基站32就以轮询间隔（例如每隔10秒）读取所有传感器，并且将传感器读数中继到DCEC 14，该DCEC 14进而控制CRAC单元16和18。参照图6，通过将1-Wire总线交替地耦合到附连到切换设备的PIA，读取PIA传感器，然后将1-Wire总线耦合到该系列中的下一个切换设备而行进通过切换设备系列，从而存取PIA中的每一个。

与之对照，在发现之后，可以用信号通知切换设备系列106（图5中所示）将1-Wire总线耦合到下游端口和PIA这二者，由此允许读取该机架行中的任何PIA传感器，而不必发送附加信号以切换SPST切换器110和112。

图9示出了本发明另一实施例162。在图1和图6中，对于每个行示出了单个基站，其中，切换设备服务于该行中的每个机架，且所有切换设备串联连接。

在图9中，部署两个切换设备系列。因此，第一系列连接到基站164，并且包括切换设备166（其耦合到机架168的PIA）、切换设备170（其耦合到机架172的PIA）、以及切换设备174（其耦合到机架176的PIA）。相似地，第二系列连接到基站178，并且包括切换设备180（其耦合到机架182的PIA）、切换设备184（其耦合到机架186的PIA）、以及切换设备188（其耦合到机架190的PIA）。

通过使用两个切换设备系列并且交错每个基站所服务的机架，如果基站故障，或者如果切换设备系列中的连接中的任何连接中断，则DCEC仍接收到来自该行中的每隔一个机架的传感器读数。例如，技术人员可能需要移除机架以进行维修。通过如果中断则提供来自每隔一个机架的传感器读数，虽然分辨率较低，但DCEC仍具有与该机架行相关联的环境条件的观测。

如上所陈述，与现有DSC配置相比，本发明实施例提供了相当大的费用节省。根据本发明的切换设备比基站显著更不贵，并且部署切换设备显著减少了以太网连线。

此外，本发明实施例简化了机架与物理位置的关联。在现有DSC配置中，每个机架的基站必须通过手动过程与物理位置相关联。使用本发明实施例，仅一行中的第一机架需要与物理位置相关联。根据第一机架的位置以及切换设备系列中的每个切换设备的序列号可以自动地推断出该行中的其余机架的物理位置。实质上，本发明实施例将手动物理位置相关过程从基于机架改变为基于行。

在前述描述中，阐述了众多细节以提供对本发明的理解。然而，本领域技术人员应理解，本发明可以在没有这些细节的情况下被实践。虽然已经相对于有限数目的实施例公开了本发明，但是本领域技术人员应理解来自其的众多修改和变化。意图是所附权利要求覆盖如落入本发明的真实精神和范围内的这样的修改和变化。 

Claims (15)

1.一种传感器网络，其包括:

第一多个传感器（22，26）；

第一基站（32）；以及

第一切换设备系列（34，36，38，40，42，44），每个切换设备包括：

       上游端口（96，114）；

       耦合到所述上游端口的总线；

       下游端口（98，116）；

       可连接到所述总线的传感器端口（100，102，118，120）；

       第一切换器（94，110），耦合到所述总线和所述下游端口；以及

       切换器控制器（92，108），耦合到所述总线和所述第一切换器（94，110），所述切换器控制器（92，108）响应于从所述上游端口（96，114）接收的信号，选择性地将所述总线连接到所述下游端口（98，116），以及将所述总线与所述下游端口（98，116）断连；

其中，所述第一切换设备系列（34，36，38，40，42，44）包括第一切换设备（34）和最后切换设备（44），所述第一切换设备（34）的所述上游端口（96，114）耦合到所述第一基站（32），除了所述最后切换设备（44）之外的每个切换设备的所述下游端口（98，116）耦合到所述第一切换设备系列（34，36，38，40，42，44）中的下一个切换设备的所述上游端口（96，114），并且所述第一多个传感器（22，26）中的传感器连接到所述第一切换设备系列（34，36，38，40，42，44）中的切换设备的传感器端口（100，102，118，120）。

2.如权利要求1所述的传感器网络，其中，所述切换设备系列（34，36，38，40，42，44）中的至少一个切换设备(90)的第一切换器（94）包括SPDT切换器（94），并且所述传感器端口（100，102）耦合到所述SPDT切换器（94），其中所述SPDT切换器（94）具有将所述总线连接到所述下游端口（98）的第一状态和将所述总线连接到所述传感器端口（100，102）的第二状态。

3.如权利要求1所述的传感器网络，其中，所述切换设备系列（34，36，38，40，42，44）中的至少一个切换设备（106）还包括：

第二切换器（112），其耦合到所述切换器控制器（108）、所述总线和所述传感器端口（118，120），其中，所述切换器控制器（108）响应于从所述上游端口（114）接收的信号，选择性地将所述总线连接到所述传感器端口（118，120），以及将所述总线与所述传感器端口（118，120）断连。

4.如权利要求1、2或3中任一项所述的传感器网络，其中，所述切换设备系列（34，36，38，40，42，44）中的至少一个切换设备还包括：

集成传感器（122），耦合到所述总线；以及

存储器（124），可从所述上游端口（114）读取，并且存储表征所述集成传感器（122）的数据。

5.如权利要求1所述的传感器网络，且还包括：

第二多个传感器；

第二基站（178）；以及

第二切换设备系列（180，184，188）；

其中，所述第二切换设备系列（180，184，188）包括第一切换设备（180）和最后切换设备（188），所述第一切换设备（180）的上游端口（96，114）耦合到所述第二基站（178），除了所述最后切换设备（188）之外的每个切换设备的下游端口（98，116）耦合到所述切换设备系列（180，184，188）中的下一个切换设备的上游端口（96，114），并且所述第二多个传感器中的传感器连接到所述第二切换设备系列（180，184，188）中的切换设备的传感器端口（100，102，118，120），并且其中，所述第一切换设备系列中的每个切换设备与第一机架集（168，172，176）中的机架相关联，且所述第二切换设备系列中的每个切换设备与第二机架集（182，186，190）中的机架相关联，以及所述第一机架集中的机架与所述第二机架集中的机架交错。

6.一种发现切换设备系列中的切换设备以及附连到所述切换设备的传感器的方法，其中，每个切换设备具有上游端口和下游端口，通过将所述切换设备系列中除了最后切换设备之外的每个切换设备的下游端口耦合到所述切换设备系列中的下一个切换设备的上游端口而形成所述切换设备系列，所述方法包括：

用信号通知（144）所述切换设备将总线与所述下游端口断连；

确定（146）是否存在先前未发现的切换设备；

如果存在先前未发现的切换设备，则：

       读取和记录（152）与耦合到所述先前未发现的切换设备的传感器相关联的数据；

       用信号通知（156）所述先前未发现的切换设备将总线连接到下游端口；以及

       分支到确定（146）是否存在先前未发现的切换设备；以及

如果不存在先前未发现的切换器，则：

       记录（158）最后未发现的切换设备以作为所述切换设备系列中的最后切换设备。

7.如权利要求6所述的方法，且还包括：

在读取和记录（152）与耦合到所述先前未发现的切换设备的传感器相关联的数据之前，用信号通知（150）所述先前未发现的切换设备将所述总线连接到耦合到所述先前未发现的切换设备的传感器；以及

在读取和记录（152）与耦合到所述先前未发现的切换设备的传感器相关联的数据之后，用信号通知（154）所述先前未发现的切换设备将所述总线与耦合到所述先前未发现的切换设备的传感器断连。

8.如权利要求6或7中任一项所述的方法，且还包括：

在记录（158）最后未发现的切换设备以作为所述切换设备系列中的最后切换设备之后：

暂停（160）长达一段时间；以及

分支（160）到用信号通知（144）所述切换设备将总线与下游端口断连。

9.如权利要求6所述的方法，其中，用信号通知（144）所述切换设备将总线与下游端口断连包括：

向所述切换设备发出第一命令（147），以促使接收到所述第一命令的每个切换设备将所述总线连接到所述下游端口；

确定（149，151）是否存在先前未发现的切换设备；

如果存在先前未发现的切换设备，则分支到向所述切换设备发出第一命令（147），以促使接收到所述第一命令的每个切换设备将所述总线连接到所述下游；以及

如果不存在先前未发现的切换设备，则：

       向所述切换设备发出第二命令（153），以促使每个切换设备将所述总线与所述下游端口断连。

10.如权利要求6所述的方法，其中，用信号通知（144）所述切换设备将总线与下游端口断连包括：

向所述切换设备发出N个第一命令（157，159，161），以促使接收所述第一命令的每个切换设备将所述总线连接到所述下游端口，其中，N等于或大于所述切换设备系列中的切换设备的最大数目；以及

向所述切换设备发出第二命令（163），以促使每个切换设备将所述总线与所述下游端口断连。

11.一种发现切换设备系列中的切换设备以及附连到所述切换设备的传感器的装置，其中，每个切换设备具有上游端口和下游端口，通过将所述切换设备系列中除了最后切换设备之外的每个切换设备的下游端口耦合到所述切换设备系列中的下一个切换设备的上游端口而形成所述切换设备系列，所述装置包括：

用于用信号通知（144）所述切换设备将总线与所述下游端口断连的部件；

用于确定（146）是否存在先前未发现的切换设备的部件；

如果存在先前未发现的切换设备，则：

       用于读取和记录（152）与耦合到所述先前未发现的切换设备的传感器相关联的数据的部件；

       用于用信号通知（156）所述先前未发现的切换设备将总线连接到下游端口的部件；以及

       用于分支到确定（146）是否存在先前未发现的切换设备的部件；以及

如果不存在先前未发现的切换器，则：

       用于记录（158）最后未发现的切换设备以作为所述切换设备系列中的最后切换设备的部件。

12.如权利要求11所述的装置，且还包括：

用于在读取和记录（152）与耦合到所述先前未发现的切换设备的传感器相关联的数据之前，用信号通知（150）所述先前未发现的切换设备将所述总线连接到耦合到所述先前未发现的切换设备的传感器的部件；以及

用于在读取和记录（152）与耦合到所述先前未发现的切换设备的传感器相关联的数据之后，用信号通知（154）所述先前未发现的切换设备将所述总线与耦合到所述先前未发现的切换设备的传感器断连的部件。

13.如权利要求11或12中任一项所述的装置，且还包括：

在记录（158）最后未发现的切换设备以作为所述切换设备系列中的最后切换设备之后：

用于暂停（160）长达一段时间的部件；以及

用于分支（160）到用信号通知（144）所述切换设备将总线与下游端口断连的部件。

14.如权利要求11所述的装置，其中，用于用信号通知（144）所述切换设备将总线与下游端口断连的部件包括：

用于向所述切换设备发出第一命令（147），以促使接收到所述第一命令的每个切换设备将所述总线连接到所述下游端口的部件；

用于确定（149，151）是否存在先前未发现的切换设备的部件；

用于如果存在先前未发现的切换设备，则分支到向所述切换设备发出第一命令（147），以促使接收到所述第一命令的每个切换设备将所述总线连接到所述下游的部件；以及

用于如果不存在先前未发现的切换设备，则：

       向所述切换设备发出第二命令（153），以促使每个切换设备将所述总线与所述下游端口断连的部件。

15.如权利要求11所述的装置，其中，用于用信号通知（144）所述切换设备将总线与下游端口断连的部件包括：

用于向所述切换设备发出N个第一命令（157，159，161），以促使接收所述第一命令的每个切换设备将所述总线连接到所述下游端口的部件，其中，N等于或大于所述切换设备系列中的切换设备的最大数目；以及

用于向所述切换设备发出第二命令（163），以促使每个切换设备将所述总线与所述下游端口断连的部件。

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