CN107037277A - 以太网络供电系统的多个受电装置检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种检测装置安装在一以太网络供电系统的供电设备中，以检测多个受电装置。该供电设备提供多个连接端口，供受电装置连接。该检测装置连接各连接端口，并可对连接端口施加检测信号，取样一反应信号，且判断该连接端口是否已连接一适于供电的受电装置；该检测装置包括一控制装置，可在该检测装置对任一连接端口取样信号的期间，停止该检测装置在另一连接端口对反应信号取样。本发明还涉及一种执行该检测的方法。

Description

以太网络供电系统的多个受电装置检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电路与方法，用于在一个以太网供电系统中检测多个受电装置是否为符合PoE标准的受电装置。

背景技术

以太网络供电系统(Power over Ethernet System–PoE System)的应用已经很普及。IEEE分别在2003年及2009年发布IEEE 802.3af以及IEEE 802.3at两种PoE标准(以下称为「IEEE的PoE标准」或「PoE标准」)，广为各界采用。PoE的技术使得例如网络电话、无线基地台、网络摄影机、集线器、甚至计算机等装置，都能由以太网络供电，不须使用额外的电源及插座。这种结合数据传送与电源供应的技术使整体网络计算机系统成本及复杂度明显降低。

一个以太网络供电系统中，电功率是由供电设备(Power Source Equipment–PSE)经由以太网络的数据缆线供应给受电装置(Powered Device–PD)。适用的供电设备包括以太网交换机、路由器、其它网络交换设备，以及数据通信网络中的中跨设备。在这种系统中，受电装置是指连接到网络上，并配置为可从网络中汲取供电设备所提供的功率或请求供电设备提供功率的装置。

在以太网络供电系统中，供电设备是经由网络连接端口连接到多个受电装置，同时也会连接到多个不会或不能从供电设备取得功率的装置。在应用上，可能的受电装置包括符合上述IEEE的PoE标准的装置，以及与该标准兼容的装置。上述IEEE的PoE标准规定，供电设备在对特定装置提供功率之前，必须先对该装置进行检测，以判断 该装置是否为符合该PoE标准的受电装置。但是，多个供电设备或含供电设备的产品供货商，也会将供电设备设置成可同时检测受电装置，并判断该装置是否为与PoE标准兼容的装置，例如为兼容的传统装置(Legacy Device)。如检测结果为是，也会向该兼容装置供电。

根据IEEE的PoE标准规定，在对特定待测装置进行上述检测时，该供电设备是将一信号施加到该待测装置所连结的连接端口，之后从该连接端口检测该待测装置的响应信号。如果响应信号显示签名电阻(Signature Resistance)，范围是从19到26.5千欧姆，则判断待测装置为符合PoE标准的受电装置。该PoE标准还规定，该供电设备所发出的信号，电压应在大约2.8V和10V之间，电流应小于大约5mA。测试信号的电压应有1V以上的差值。

进行检测时，典型的作法是由该供电设备对该特定连接端口施加电压或电流，并在预定时间后测量该待测装置的响应信号。该签名电阻则是以两信号间的电流/电压关系计算得出。如果施加电流，该电流通常为150μA至400μA的范围。再以测量该连接端口的电压，计算该签名电阻的值。在这种情形下，符合PoE标准的待测装置，会使供电设备在连接端口量得约2.8V到10V的电压下降。

反之，如果该检测信号是一种电压，该电压的范围通常是在约2.8V到10V之间。从该连接端口所测得的电流值，则约在87.5μA至625μA之间。

根据上述检测结果，决定是否进行下一动作将受电装置「分类」(classification)。并根据分类的结果，对受电装置供给不同的功率。

不过，在应用时，以太网络供电系统的供电设备通常提供多个网络连接端口，以供受电装置及非受电装置(指无法从该供电设备接受功率的电子或其它设备)连接。且所提供的网络连接端口，也未必有供电设备或非供电设备连接。供电设备也无法预测何时会有新的受电装置连接到网络连接端口。结果，该供电设备经常需要对多个网络连接端口进行检测，以判断是否有符合PoE标准的受电装置或与PoE标准兼容的装置连接，并在判断结果为是时，进一步判断所应提供的 电压或电流值。

美国专利US 7,856,561号即揭示一种在以太网络供电系统中检测旧型装置的装置。该装置的供电设备对特定网络连接端口依序施加的测试信号包括两种电流值I1与I2，并分别于160ms后量测该连接端口的电压V1与V2。根据两种电压差值与电流差值的比率，判断连接于该端口的装置是否为可受电装置，再决定是否对该装置进行「分类」，判断是否为符合标准的受电装置或兼容装置。具体来说，该装置计算Rdet＝(V1-V2)/(I1-I2)的值。如该Rdet值在一定范围内，即判断该装置为符合标准的受电装置。如该Rdet的值小于一预定值或为负值，则判断该装置为旧型装置。如均不符合上述条件，则判断既不符合标准也不是旧型装置。

中国专利公开案CN101031861号揭示一种有线数据电信网络中的受电装置分类。该专利案对受电装置施加多个周期的检测信号，以产生多组分类结果。将分类结果对应到一索引表中的代码，以所得的代码作为分类代码。

除了对待测装置的电压范围的规定之外，IEEE的PoE标准也规定，受电装置上的电容值须为0.15uF。并规定容值如果超过10uF，即须拒绝供电。在这种规定下，工作人员所提供的供电设备也须对连接到连接端口的装置电容进行检测，以判断是否为适于供电的受电装置。

美国专利US 8,412,961揭示一种在以太网络供电系统中检测旧型装置的电路与方法。该发明除可判断连接到特定连接端口的装置是否为符合IEEE标准的受电装置，或为旧型装置之外，还可判断该装置是否为单纯的电容负载或电阻负载。这件发明采用三种位准的电压或电流作为检测信号。并根据连接端口所测量到的电流或电压响应，对待测装置进行检测。在这件发明中，三种位准实质上是两种位准，其中，第一位准与第三位准相同。也就是，在施加第三位准的电压或电流时，重复施加第一位准相同的测量值。

现有技术以太网络供电系统中，对受电装置的检测，受限于可能 连接到连接端口的装置种类及数量难以事先预测。因而在架构上，受电装置的检测装置都是设置成用来侦测单一的受电装置或连接一个待测装置的连接端口。在此架构下，当有多个受电装置待测时，必须依据一定的顺序，例如形成连接的时间先后，对待测装置逐一侦测，以完成上述判断及分类工作。这种作法使得侦测时间延长，有时妨碍受电装置顺利受电。且在实际应用上，侦测的结果未必有效/正确。对单一待测装置的侦测，未必可在单一侦测程序中完成。

现有技术为了对多个受电装置进行侦测，提供另一种做法，就是配备多个检测装置。基本上是提供与以太网络供电系统的供电设备所连接的网络连接端口数量相同的检测装置。在这种架构下，个别网络连接端口都有对应的检测装置可以进行受电装置的侦测，可以缩短侦测所需时间。但这种架构使用多个检测装置，导致成本提高，且使装置体积庞大。

目前并没有一种以太网络供电系统受电装置检测装置，可以单一的检测装置，在同一步骤中对多个待测装置进行受电装置的判断与分类。

发明内容

本发明的目的是在提供一种新颖的以太网络供电系统的受电装置检测装置，该装置可以在实质上同一步骤中对多个待测装置进行受电装置的判断与分类。

本发明的目的也在提供一种新颖的以太网络供电系统的受电装置检测装置，该装置可以缩短受电装置的整体检测时间。

本发明的目的也在提供一种以太网络供电系统的受电装置检测装置，该装置可以单一的检测装置，检测多个待测装置。

本发明的目的也在提供一种具有上述优点的以太网络供电系统的受电装置的侦测方法。

根据本发明的以太网络供电系统的多个受电装置检测装置，乃是 用来安装在一以太网络供电系统的供电设备中。该供电设备提供至少两个连接端口，各连接端口可供一受电装置经由网络线连接。该检测装置连接各连接端口，并设置成可对多个连接端口分别施加一检测信号，并在施加该检测信号后从对应的连接端口取样，量得一反应信号，且根据该反应信号判断该连接端口是否已连接一待测装置，以及该待测装置是否为适于供电的受电装置。

该以太网络供电系统的多个受电装置检测装置进一步包括一控制装置，设置成可在该检测装置对任一连接端口取样信号的期间，停止该检测装置在另一连接端口对反应信号取样。

在本发明的较佳实例中，该以太网络供电系统的受电装置检测装置进一步设置成：在判断一待测装置为适于供电的受电装置后，对该受电装置所连接的连接端口发出一分类检测信号，并在施加该分类检测信号后从该连接端口取样，量得一分类反应信号，且根据该分类反应信号判断该受电装置所应供应的功率。

在这种实例中，该以太网络供电系统的受电装置的检测装置的控制装置进一步设置成可在该检测装置对任一连接端口取样反应信号或分类反应信号的期间，停止该检测装置从另一连接端口对分类反应信号取样。

本发明的以太网络供电系统的多个受电装置检测方法即包括在一种以太网络供电系统的供电设备中执行的方法。该供电设备提供至少两个连接端口，并包括一检测装置，各连接端口可供一受电装置经由网络线连接，且该检测装置连接各连接端口，以对各连接端口发出检测信号并取样其反应信号的方式，检测连接到该连接端口的受电装置的特性。该检测装置并包括一控制装置，用以控制该检测装置对该连接端口取样反应或分类反应信号。该方法包括以下步骤：

在该检测装置对该供电设备的多个连接端口进行受电装置的检测中：

该检测装置对多个连接端口施加一检测信号，并在施加该检测信号后从该连接端口取样，量得一反应信号，且根据该反应信号判断该 连接端口是否已连接一待测装置，以及该待测装置是否为适于供电的受电装置；

在该检测装置判断一连接端口已连接适于供电的受电装置后，该检测装置对该连接端口施加一分类检测信号，并在施加该检测信号后从该连接端口取样，量得一分类反应信号，且根据该分类反应信号判断应对该连接端口供应的功率；

该控制装置在该检测装置对任一连接端口取样反应信号或分类反应信号的期间，停止该检测装置从另一连接端口对该反应信号或该分类反应信号取样；

该供电设备根据该分类反应信号的判断结果，对该连接端口供应功率。

在本发明的设计下，该检测装置可以接续对多个连接端口发出检测信号或分类检测信号，并根据该控制装置的规制，从对应的连接端口取样反应信号及分类反应信号。可以节省整体的处理时间，并使得单一的检测装置可以串级方式对多个连接端口进行检测。而该控制装置则控制该反应信号或分类反应信号的取样，避免对不同连接端口的检测产生混淆。

上述及其它本发明的目的与优点，可由以下详细说明并参照附图从而更加清楚。

附图说明

图1表示本发明以太网络供电系统的多个受电装置的检测装置的一种实施例的方块图。

图2为本发明以太网络供电系统的多个受电装置侦测方法的一种实例的流程图。

图3为图2所示实例的时序图。

具体实施方式

本发明涉及一种新颖的侦测电路及方法，以在以太网络供电系统的供电设备对多个待测装置进行检测及/或分类。本发明的装置及方法，可透过串级式的检测步骤，对连接到该以太网络供电系统的供电设备的待测装置，进行是否为符合PoE标准的受电装置或不适合供电的装置，进行检测及/或分类，以缩短检测及分类所需的时间。达到以单一的检测装置对多个待测装置进行检测及分类的目的。

图1表示本发明以太网络供电系统的多个受电装置检测装置一种实施例的方块图。如图所示，本发明的以太网络供电系统的多个受电装置检测装置10，乃是用来设置在一以太网络供电系统的供电设备100中。该供电设备100与一电源200共同构成该以太网络供电系统，提供由该供电设备100将电源200经由电源线201送来的功率，转送到受电装置的功能。如图1所示，电源200提供的电功率，经由电源线201进入供电设备100的输出入接口101，从而进入检测装置10。该供电设备100也提供多个连接端口11、12、13、14，以供外界装置21、22、23经由网络线21A、22A、23A连接。图中显示4个连接端口，但此行业人士均知，该连接端口的数量并非任何技术限制。通常，供电设备100可提供8个连接端口，但高于或低于该数量，也非不许。图中显示有3个外界装置21、22、23连接到连接端口11、12、14。连接端口13并无外界装置连接。该外界装置21、22、23可能是符合IEEE的PoE标准的受电装置、与该标准兼容的受电装置、与该标准不兼容的受电装置，甚至只是一般的电容负载或电阻负载。

该供电设备100经由4组信号线11A、12A、13A、14A连接到连接端口11、12、13、14。该供电设备100的功能即是将电源200所提供的功率，转送到外界装置21、22、23中，可能接受供电的装置。

一般而言，该信号线11A、12A、13A、14A每组都包括2对信号线。用以传送电信号及电功率。同时，该网络线21A、22A、23A也是每组都包括2对信号线，形成双绞线的形态。当然，该信号线、网络线所含的信号线条数，并非任何技术限制。但各组至少需包括一对 信号线。

具有以上构成的以太网络供电系统为业界所熟知，并记载在各种技术文献中，包括上述IEEE 802.3af、IEEE 802.3at等业界标准。其详情不须在此赘述。

根据IEEE的PoE标准，符合该标准的供电设备100必须先对要供电的外界装置21、22、23进行检测、分类，才能对适当种类的外界装置供电。由于对于已经符合IEEE的PoE标准，或者与该标准兼容的受电装置，业界已经提出各种适用的检测、分类方法及装置。例如上述US 7,856,561、US 8,412,961等专利文献所载的设计。

在理想状况，连接到特定连接端口11、12、14的外界装置，都是符合IEEE的PoE标准的受电装置及与该标准兼容的受电装置。在检测阶段，这些外界装置都可称为「待测装置」。经检测认定为符合IEEE的PoE标准的受电装置及与该标准兼容的受电装置，可称为「受电装置」。在以下的说明中，将以「待测装置」指称在检测阶段中连接到各连接端口11、12、14的外界装置，并以「受电装置」指称经判断为符合IEEE的PoE标准的受电装置及与该标准兼容的受电装置，即经判断为适合供电的外界装置。

在图1中另显示适用在本发明的供电设备100配备一检测装置10，用来对该多个连接端口11、12、13、14进行检测，以判断该个别连接端口11、12、13、14所连接的待测装置21、22、23是否为适合供电的受电装置，并在判断为是时，进一步判断应该供应给各待测装置21、22、23的功率。这种检测装置10可为任何已知的以太网络供电系统的受电装置检测装置，其电路中主要包括一个检测信号产生器16、一个反应信号接收器17以及一个运算单元15。在已知技术中，该检测信号产生器16通常是供应一电压信号到特定的连接端口后，由该反应信号接收器17从该连接端口接收反应信号，再由该运算单元15将该反应信号转换成电流信号，以根据该电流信号的特性，判断：该连接端口是否已连接一待测装置。如是，该待测装置是否为适于供电的受电装置，如是，该受电装置所需功率为多少。反之，该检 测信号产生器16也可以产生一电流信号，施加于特定连接端口后，由该反应信号接收器17从该连接端口接收反应信号，再由该运算单元15将该反应信号转换成电压信号，以根据该电压信号的特性，进行上述判断。

具有上述架构及功能的检测装置10已为此行业专家所熟知，其技术内容已揭示在各种规格书，专利说明书中。详情不需在此赘述。在以下的说明中，对于判断连接端口是否已连接待测装置及该待测装置是否为适于供电的受电装置的步骤，将称之为「检测」或「受电装置的检测」；对于受电装置所需功率为多少的判断，则称之为「分类」或「受电装置的分类」。

本发明的以太网络供电系统的多个受电装置检测装置是用来对多个连接端口11、12、13、14进行检测，以判断各个连接端口11、12、13、14个别是否已连接一待测装置。如是，该待测装置是否为适于供电的受电装置；如是，该受电装置所需功率为多少。因此，该检测信号产生器16乃是设置成：可对多个连接端口发出一检测信号，且可于该运算单元15判断一连接端口所连接的待测装置为适于供电的受电装置后，对该受电装置所连接的连接端口发出一分类检测信号。在本发明的较佳实例中，该检测信号产生器16通常是在侦测到有一连接端口连接待测装置，但该供电设备并未对该连接端口供电时，判断应发出一检测信号。

本发明提出一种以太网络供电系统的受电装置检测装置的新架构。如图1所示，该检测装置10除上述运算单元15、检测信号产生器16与反应信号接收器17之外，另配备一个控制装置18。该控制装置18的主要功用是控制该检测信号产生器16对该反应信号或分类反应信号取样的时机。也就是用来检测连接端口是否已连接待测装置及该待测装置是否为适于供电的受电装置的「反应信号」的取样时机，以及用来判断受电装置所需功率为多少的「分类反应信号」的取样时机。在本发明的较佳实例中，该控制装置18乃是设置成：在对一个连接端口取样的时间中，停止该检测装置对另一连接端口取样。

在本发明的架构下，该反应信号接收器17对该反应信号或分类反应信号的取样时机，可能与另一或另外多个反应信号或分类反应信号的取样时机发生冲突。但由于本发明所配备的控制装置18可以将对特定连接端口的信号取样时机与对其他连接端口的信号取样时机分离，故而解决该冲突。

由于本发明所提出的新颖架构，只要该供电设备100的连接端口11、12、13、14上连接多个待测装置21、22、23，或其它需要对该连接端口11、12、13、14进行检测及分类时，该检测信号产生器16可以连续发出检测信号或分类检测信号，而该反应信号接收器17则可正确的接收到对该检测信号或分类检测信号的反应信号或分类反应信号，彼此不会产生冲突。而该运算单元15也可对个别的连接端口11、12、13、14进行检测及分类运算。达成串级式的检测与分类。

以下说明本发明的以太网络供电系统的多个受电装置检测方法。图2即显示该方法的一种实施例的流程图。图中所示的方法可应用在例如图1所示的以太网络供电系统的多个受电装置检测装置中。图3为图2所示方法的时序图。

如图2所示，在检测/分类开始时，在200该运算单元15判断应对该连接端口11、12、13、14或其中多个连接端口进行检测及分类。通常而言，该运算单元15判断应对多个连接端口进行检测及分类的时机，通常是在系统完成软硬件初始化动作之后。在此情形下，该运算单元15的判断方式可为任何熟知的方式，例如依序轮流检测，或依据特定的可程序化的优先级，检测是否有连接端口已连接待测装置，但未供电。在发现有待测装置尚未供电，就可进入本发明的判断流程。但其它应对多个连接端口进行检测及分类的需求，也可能存在，并可以任何已知的技术，设置在该检测装置10中。

在对多个连接端口进行检测及分类时，首先在步骤201由该检测信号产生器16对该连接端口11、12、13、14各发出一检测信号。如前所述，该检测信号通常为一电压信号，并可包括多数的电压信号。图3的时序图所显示的即为发出电压信号的情形。但众所皆知，该检 测信号也可为一电流信号或其它类型的信号。在步骤202该反应信号接收器17请求连接该第一连接端口，从而取样反应信号。在步骤203该控制装置18判断是否为任何连接端口的信号取样期间。如判断结果为是，则于步骤204停止该反应信号接收器17对该第一连接端口取样反应信号。否则在步骤205将该反应信号接收器17连接至第一连接端口，使该反应信号接收器17对该第一连接端口取样反应信号。此时由于并非该反应信号接收器17对任一连接端口取样的期间，该控制装置18并不停止该反应信号接收器17取样反应信号。该反应信号于206提供到该运算单元15，据以判断该第一连接端口是否已连接一待测装置，以及该待测装置是否适于供电。如该检测信号为电压信号，通常该反应信号接收器17是将该反应信号转换成电流信号，以供运算单元15根据已知技术进行判断。当然，将该反应信号转换成其它形态的信号，并进行判断，也无不可。

于步骤207，该反应信号接收器17判断是否仍有其它连接端口有待取样反应信号。如判断结果为是，步骤回到202，由该反应信号接收器17请求连接该第二连接端口，以取样反应信号。如判断结果为否，则该检测信号产生器16在步骤208判断之前取样反应信号的连接端口，例如该第一连接端口，是否经运算单元15判断为适于供电的受电装置。如判断结果为是，则于步骤209对所有经判断为是的连接端口发出一分类检测信号。在步骤210该反应信号接收器17请求连接已经施加分类检测信号的第一连接端口，以取样分类反应信号。在步骤211该控制装置18判断是否为任何连接端口的信号取样期间。如判断结果为是，则在步骤212停止该反应信号接收器17对该第一连接端口取样反应信号。否则在步骤213将该反应信号接收器17连接至第一连接端口，使该反应信号接收器17对该第一连接端口取样分类反应信号。此时，如图3所示，并非该反应信号接收器17对任一连接端口取样反应信号或分类反应信号的期间，该控制装置18并不停止该反应信号接收器17取样分类反应信号。该反应信号在214提供到该运算单元15，据以判断该第一连接端口所属分级，并在215 由该供电设备对该第一连接端口供应以该分级受电上限值为上限的功率。如果步骤208的判断结果为否，则在步骤216判断是否尚有连接端口的分类反应信号有待取样。如否，则于217判断有其它连接端口有待取样反应信号。步骤217的判断结果如为是，则回到步骤202，否则结束流程。如在步骤216的判断结果为是，则步骤回到210。

在以上的实施例中，该检测装置10可在任何时间点对所有的待测连接端口施加检测信号及分类检测信号，但取样反应信号及分类反应信号的时间点则受到该控制装置18的限制。各别反应信号及分类反应信号的取样不会产生混乱与冲突，达到串级式的检测与分类。从图3所显示，以本发明方法对多个连接端口进行检测及分类，确可达到缩短以单一检测装置检测多个受电装置的目的。

以上是对本发明以太网络供电系统的多个受电装置检测装置与方法实施利所作的说明。但此行业人士均知，本发明的实施例利用已知技术稍作修改，仍可得到相同或相似的效果。因此，这些修改都属于本发明的范围。

符号说明

10 检测装置

11、12、13、14 连接端口

11A、12A、13A、14A 信号线

15 运算单元

16 检测信号产生器

17 反应信号接收器

18 控制装置

21、22、23 待测装置

21A、22A、23A 网络线

100 供电设备

101 输出入接口

200 电源

201 电源线。

Claims (4)

1.一种以太网络供电系统的多个受电装置检测装置，用以设置在一以太网络供电系统的供电设备中；其中，该供电设备提供至少两个连接端口，各连接端口可供一受电装置经由网络线连接；该检测装置连接各连接端口，并设置成可对多个连接端口分别施加一检测信号，并在施加该检测信号后从对应的连接端口取样一反应信号，且根据该反应信号判断该连接端口是否已连接一待测装置，以及该待测装置是否为适于供电的受电装置；

该检测装置进一步包括一控制装置，设置成可在该检测装置对任一连接端口取样信号的期间，停止该检测装置在另一连接端口对反应信号取样。

2.根据权利要求1所述的以太网络供电系统的多个受电装置检测装置，进一步设置成：在判断一待测装置为适于供电的受电装置后，对该受电装置所连接的连接端口发出一分类检测信号，并在施加该分类检测信号后从该连接端口取样一分类反应信号，且根据该第一分类反应信号判断该受电装置所应供应的功率；

其中，该控制装置进一步设置成可在该检测装置对任一连接端口取样反应信号或分类反应信号的期间，停止该检测装置从另一连接端口对分类反应信号取样。

3.一种以太网络供电系统的多个受电装置检测方法，为一种在以太网络供电系统的供电设备中执行的方法；其中，该供电设备提供至少两个连接端口以及一检测装置，各连接端口可供一受电装置经由网络线连接，且该检测装置连接各连接端口，以对各连接端口发出检测信号并取样其反应信号；该方法用以检测连接到该多个连接端口的受电装置的特性，并包括以下步骤：

该检测装置对多个连接端口施加一检测信号，并在施加该检测信号后从该连接端口取样，量得一反应信号，且根据该反应信号判断该连接端口是否已连接一待测装置，以及该待测装置是否为适于供电的受电装置；

在该检测装置判断一连接端口已连接适于供电的受电装置后，该检测装置对该连接端口施加一分类检测信号，并在施加该检测信号后从该连接端口取样，量得一分类反应信号，且根据该分类反应信号判断应对该连接端口供应的功率；及

在该检测装置对任一连接端口取样反应信号或分类反应信号的期间，停止该检测装置从另一连接端口对该反应信号或该分类反应信号取样。

4.根据权利要求3所述的以太网络供电系统的多个受电装置检测方法，另包括该供电设备根据该分类反应信号的判断结果，对该连接端口供应对应于该判断结果功率的步骤。