CN111095866A - 通过光学系统的电力传送 - Google Patents

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Abstract

在一个实施例中，一种方法包括：在安装在网络通信设备(14、15)处的光学收发器(16)处接收通过数据光纤线缆(18)传送的电力，并将数据和电力从光学收发器(13)传输至网络通信设备(14、15)。网络通信设备(14、15)由从光学收发器(16)接收的电力供电。本文还公开了一种装置。

Description

通过光学系统的电力传送
技术领域
本公开一般地涉及通信网络，并且更具体地，涉及通信网络中的电力传送。
背景技术
以太网供电(Power over Ethernet，PoE)是一种用于通过有线电信网络通过链路部分从供电设备(power sourcing equipment，PSE)向受电设备(powered device，PD)提供电力的技术。在常规的PoE系统中，电力是通过数据所使用的线缆在从几米到大约一百米的范围内传送的。当需要更长的距离或使用光纤光学线缆时，由于常规PoE的局限性，必须通过本地电源(例如，壁装电源插座)来供电。此外，当今的PoE系统具有有限的电力容量，这对于许多类别的设备而言可能不足。
附图说明
图1示出了其中可以实现本文描述的实施例的网络的示例。
图2示出了具有冗余数据和电力的图1的网络的示例。
图3示出了具有图2的网络的雾节点部署的示例。
图4示出了具有图3的网络的智能城市雾部署的示例。
图5是示出了对根据一个实施例的用于在以太网供电(PoE)+光纤系统中传送电力和数据的过程的概述的流程图。
图6示出了可用于实现本文描述的实施例的网络设备的示例。
图7是根据一个实施例的用于PoE+F系统的智能光学模块的框图。
图8是根据一个实施例的被配置用于自动电力检测的图7的智能光学模块的框图。
图9A是根据一个实施例的用于PoE+F系统的光纤连接器的正视图。
图9B是根据另一实施例的光纤连接器的正视图。
图9C是根据一个实施例的与光纤连接器一起使用的电力和数据光纤线缆的剖视图。
图10A是根据一个实施例的光纤连接器的顶透视图。
图10B是图10A的光纤连接器的底透视图。
图11A是根据一个实施例的用于PoE+F系统的光学模块的前透视图。
图11B是图11A的光学模块的后透视图。
图12A是根据一个实施例的用于PoE+F系统的光学模块罩(cage)的前透视图。
图12B是图12A的光学模块罩的后壁的内部视图。
图13是根据一个实施例的线缆、连接器、光学模块、和光学模块罩的分解视图。
图14是用于PoE+F系统的线缆的一个示例的剖视图。
图15是根据一个实施例的用于PoE+F系统的连接器和线缆装配以及光学模块的侧视图。
图16是根据另一实施例的连接器和线缆装配以及光学模块的侧视图。
图17是根据一个实施例的具有冷却的图7的智能光学模块的框图。
贯穿附图的若干视图，相应的附图标记指示相应的部分。
具体实施方式
概述
在独立权利要求中陈述了本发明的方面，并且在从属权利要求中陈述了优选的特征。一个方面的特征可以单独地或与其他方面结合地应用于每个方面。
在一个实施例中，一种方法通常包括：在安装在网络通信设备处的光学收发器处接收通过数据光纤线缆传送的电力，并将数据和电力从光学收发器传输至网络通信设备。网络通信设备由从光学收发器接收的电力供电。
在另一实施例中，一种装置通常包括：光学接口，用于在光学收发器处接收光纤及电力线缆中的光学光纤上的光学信号；电接口，用于在光学收发器处接收光纤及电力线缆中的电线上的电力；光学组件，用于将光学信号转换为电信号；以及电力组件，用于检测和监视光学收发器处的电力并将电力提供给网络通信设备。
在又一实施例中，一种装置通常包括：光学收发器，该光学收发器包括用于在光纤及电力线缆中的光学光纤上传输光学信号的光学接口和用于在光纤及电力线缆中的电线上传输电力的电接口；以及电源单元，用于从通信网络外部接收电力并将电力提供给光学收发器以在通信网络中传输。
在另一实施例中，一种方法通常包括：通过数据光纤线缆从安装在网络设备处的光学收发器传输电力，以及在数据光纤线缆上从光学收发器传输数据。电力和数据通过通信网络进行传输，并在由接收到的电力供电的网络通信设备处被接收。
通过参考说明书的其余部分和附图，可以实现对本文所描述的实施例的特征和优点的进一步理解。
示例实施例
呈现以下描述以使本领域普通技术人员能够制造和使用实施例。对特定实施例和应用的描述仅作为示例提供，并且各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的。在不脱离实施例的范围的情况下，本文描述的一般原理可以应用于其他应用。因此，实施例不限于所示出的那些，而是应被赋予与本文所描述的原理和特征一致的最宽范围。为了清楚起见，没有详细描述与实施例有关的技术领域中已知的与技术材料有关的细节。
在用于同时传输电力和数据通信的常规以太网供电(PoE)系统中，电力通过用于数据的同一双绞线线缆传送。这些系统的范围被限制在几米到约100米。此外，标准PoE的最大电力传送能力约为100瓦，但是许多类别的受电设备将从1000瓦或更高的电力传送中受益。当需要更大的距离、使用光纤光学线缆、或需要更大的电力传送额定值(rating)时，需要通过本地电源为设备供电。
本文所描述的实施例通过在同一光纤/光学收发器系统上供应与光纤线缆集成的电力来通过光学收发器提供电力传送，使得电力可以在更大的距离处(例如，长达10km)、以更大的量(例如，高达几千瓦)来供应，并且可以在难以传送本地电力的位置中提供。通过将电力合并到光纤线缆中并从建筑物入口进行传送，电力无需在整个数据中心机房中供应并且全分区系统(full zoned system)可以在不增建(build out)数据机房的情况下部署。实施例以足够大的规模有效地传送通信和电力，使得数据机房中的设备可以完全从建筑物的设备/场所入口点供电。因此，可将配电设备从楼层数据机房中移除，并且可将交换机、路由器、接入点、照明系统、和其他电子设备或装备放置在传统PoE系统的100m范围之外。通过将PoE或脉冲电力与经修改的光学收发器和连接器系统相结合，可以将电力传送到区域中的设备、楼层上的数据机房、或建筑物中任何地方的接入点。
诸如远程传感器/致动器和雾计算之类的物联网(IoT)应用也可以利用该系统更大的覆盖范围和更高的电力传送能力。通过延伸的覆盖范围(例如，1至10km)，到整个建筑物或邻域上的通信设备以及针对该设备的通信链路的所有电力都可以从一个源传送，从而向用户提供对通信设备位置的完全控制，而不受传统PoE的100m限制。如以下详细描述的，一个或多个实施例可以用于通过使用如下的光学收发器和光纤连接器系统来向和从网络(例如，交换机/路由器)系统传送电力：该光学收发器和光纤连接器系统被修改为结合电线以通过光学收发器并向受电设备传送电力。该系统在本文中被称为PoE+光纤(PoE+F)。
现在参考附图，首先参考图1，其示出了可以实现本文描述的实施例的网络的示例。为了简化，仅示出少量节点。实施例在包括多个网络设备的数据通信网络的情境中操作。该网络可以包括经由任意数目的节点(例如，路由器、交换机、网关、控制器、接入点、或其他网络设备)进行通信的任意数目的网络设备，其辅助网络内的数据传递。网络设备可以通过一个或多个网络(例如，局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、虚拟专用网(VPN)(例如，以太网虚拟专用网络(EVPN)、层2虚拟专用网络(L2VPN))、虚拟局域网(VLAN)、无线网络、企业网络、公司网络、数据中心、物联网(IoT)、互联网、内联网、或任何其他网络)进行通信或与该一个或多个网络通信。
网络被配置为将电力与光学数据一起传递，以向网络设备(例如，交换机、路由器、接入点、或其他电子组件和设备)提供数据连接性和电力两者。可以在通信设备之间交换信号，并且可以将电力从电源设备传输到受电设备。如下详细描述的，PoE+F系统通过使用被配置为接收和发送数据和电力两者的光学收发器(光学模块)，和包括光学光纤和电线(例如，铜线)两者的线缆系统来向和从网络(例如，交换机/路由器系统)传送电力。
如图1的示例中所示，PoE+F系统使用供应给网络设备10的建筑物电力，该网络设备10可以位于例如场所/进入室。电力可以从建筑物入口点传输到终点(end point)，其中终点可以位于大于100米的距离(例如，1km、10km、或任何其他距离)和/或处于大于100瓦的电力级别(powerlevel)(例如，250瓦、1000瓦、或任何其他电力级别)。在一个或多个实施例中，不需要用于通信网络的额外电线，并且所有网络通信设备14、15都使用由PoE+F系统提供的且通过光学收发器16传送的电力来进行操作，其中该光学收发器16可操作用于接收和发送光纤光学数据和电力两者。
网络设备10包括用于接收电力(例如，建筑物电力)的电源单元(PSU)11、结构12、和多个线卡13。在图1所示的示例中，线卡之一从建筑物外部(例如，从街道或其他位置)接收光纤，并且其他线卡实现PoE+F。网络设备10可操作用于从内部电力系统(例如，提供5kW及更高(例如，10kW、12kW、14kW、16kW)、或者提供100W及更高(例如，500W、1kW)的可用电力或任何其他适当的电力容量的PSU)提供高容量电力。PSU 11可以提供例如PoE、脉冲电力、或AC电力。如下文详细描述的，网络设备10可操作用于从通信网络外部接收电力，并通过通信网络(例如，包括中央集线器10(PSE)和多个网络设备14、15(PD)的网络)中的数据光纤线缆18传输电力。网络设备10可以包括例如路由器或融合设备(例如，可从Cisco Systems公司获得的网络融合系统(NCS)4000系列)或任何其他适当的线卡系统。应当理解，这仅是示例，并且可以使用可操作用于传输电力和光学数据的任何其他网络设备。线卡13中的一个或多个还可以包括可操作用于在线缆18上传输电力和数据的光学收发器模块16。
网络可以包括任何数目或布置的网络通信设备(例如，交换机14、接入点15、路由器、或可操作用于路由(交换、转发)数据通信的其他设备)。在一个示例中，每个接入点组15位于不同的楼层或区域。一个或多个网络设备14、15还可以使用PoE向设备传送电力，如下文关于图3和图4所描述的。例如，网络设备14、15中的一个或多个可以通过使用PoE来向电子组件(例如，IP(互联网协议)摄像头、VoIP(IP语音)电话、视频摄像机、销售点设备、安全访问控制设备、住宅设备、楼宇自动化设备、工业自动化、工厂设备、照明设备(楼宇照明、路灯)、交通信号灯、以及许多其他电气组件和设备)传送电力。
从网络设备10延伸到交换机14和接入点15的线缆18被配置为通过数据光纤线缆传输电力，并且包括光学光纤和电线二者。在一个示例中，线缆18包括两条铜线和两条光纤。线缆18可以由既适于承载电力又适于承载光学数据的任何材料(例如，铜、光纤)形成，并且可以以任何布置方式承载任意数目的电线和光学光纤。如下文关于图15-18所描述的，线缆18还可以包括冷却。
光学收发器(光学模块、光学设备、光学模块、收发器、硅光子光学收发器)16被配置为提供或接收电力，如下文详细描述的。收发器模块16用作双向地将光学信号转换为电信号的引擎，或者通常用作到网络元件铜线或光学光纤的接口。
在一个或多个实施例中，光学收发器16可以是任何形状因子的可插拔收发器模块(例如，SFP(小型可插拔)、QSFP(四方小型可插拔)、CFP(C形可插拔)等)，并且可以支持例如高达400Gbps的数据速率。这些可插拔光学模块的主机包括交换机14、接入点15、或其他网络设备上的线卡。网络设备10中的一个或多个线卡13也可以托管光学模块。主机可以包括印刷电路板(PCB)以及可操作用于与电信网络中的电信线路进行接口的电子组件和电路。主机可以被配置为执行一个或多个操作，并容纳被配置用于发送和接收信号的任何数目或类型的可插拔收发器模块。
光学收发器16还可以被配置以AOC(有源光学线缆)和UWB(超宽带)应用中使用的形状因子进行操作，包括例如Ultra HDMI(高清晰度多媒体接口)、串行高带宽线缆(例如，雷电)、和其他形状因子。
另外，可以注意到，光学收发器16可以被配置为以点到多点或多点到点的拓扑进行操作。例如，QFSP可能会突破到SFP+。一个或多个实施例可以被配置为允许负载转移。
如下文详细描述的，光学收发器16与光纤连接器系统一起被修改为包含铜线，以通过光学收发器将电力传送到受电设备14、15以供网络通信设备使用。光学收发器16允许电力被传送到处于标准电力不可用的位置中的交换机14和接入点15。如下文进一步描述的，光学收发器16可以被配置为利用一些能量并做出明智的决定，使得电源10知道何时可以安全地增加电线上的电力而不会损坏系统或危及操作者。
在一个实施例中，一个或多个网络设备可以包括双角色电力端口，其可以被选择性地配置为用作PSE(供电设备)端口以向连接的设备提供电力，或用作PD(受电设备)端口以从连接的设备中汲取电力并在系统控制下使能能量流的反转，如例如美国专利号9,531,551(“DanamicallyConfigurable Power-Over-Ethernet Apparatus and Method”(可动态配置的以太网供电装置和方法)，于2016年12月27日发布)中所描述的。双角色电力端口可以是例如PoE或PoE+F端口。
除了包括可操作用于通过电线接收和传输电力以及通过光纤接收和传输光学数据的光学收发器16的网络设备14、15之外，网络还可以包括一个或多个包括仅处理和传输光学数据的常规光学模块的网络设备。这些网络设备将从诸如壁装电源插座之类的本地电源接收电力。类似地，收发器16的专门变型可以消除光学数据接口，而仅互连电力(也许将数据互连移到无线网络)。
图2示出了冗余的数据和电力PoE+F系统的示例。该网络包括两个冗余的网络设备20a、20b，它们在场所入口点处接收电力和光纤，如前所述。每个网络设备20a、20b分别通过数据光纤线缆28a、28b向交换机24和接入点25传送电力。每个交换机24和接入点25包括两个光学收发器26a、26b，用于分别从网络设备20a、20b接收数据和电力。图2的示例中所示的网络可以在任何单个线缆28a、28b或网络设备20a、20b之一发生故障的情况下提供备用数据和电力，或者根据网络需要来提供额外的电力或带宽。在一个示例中，多个交换机24和接入点25可以向第一电路提供电力和数据，而另一组交换机和接入点可以向第二电路提供电力和数据。这两个电路都可以用于向设备供电电路提供电力，例如，以提供更高的服务可用性。
图3示出了根据一个实施例的在雾节点部署中的PoE+F的示例。雾是一种IoT技术，其中计算、联网、和存储从云移动到距离IoT传感器和致动器更近的位置。在图3所示的示例中，电力通过连接到光学收发器36a、36b的数据光纤线缆38a、38b来传送。每个网络设备30a、30b将通过数据光纤线缆38a、38b传送的电力提供给任意数目的雾节点32。在一个示例中，电力可以通过数据光纤线缆来传送，以向二十四个雾节点32中的每一个提供大约600W的输出。每个雾节点32包括处理及存储器33和一个或多个PoE模块34，其可操作用于向一个或多个PoE设备供电。例如，每个雾节点32可以向PoE设备(例如，路灯31、交通信号灯35、5G小区、接入点、基站37、视频摄像机39、或为智能建筑物或智能城市提供服务的任何其他电子设备)提供大约500W的电力。
图4示出了根据一个实施例的智能城市雾部署的示例。在此示例中，两个PoE+F冗余路由器40向雾节点42提供主和备用(冗余)电力和数据。雾节点42向一个或多个IoT(物联网)设备45(例如，5G小区、AP、路灯、交通信号灯、视频摄像机、或其他设备)提供电力。在一个示例中，每对路由器40可以服务大约二十四个雾节点42，其覆盖大约100个城市街区或大约1平方千米。
图3和图4中所示的PoE雾节点布置还可以用于小型建筑物(例如，每个楼层使用不同的雾节点)、智能工厂(例如，每个装配单元使用不同的雾节点)、游轮、旅馆、学校、校园、医院、购物中心、或任何其他环境。
应理解，图1、图2、图3、和图4中所示的并且上面描述的网络设备和拓扑仅是示例，并且本文描述的实施例可以在不脱离实施例的范围的情况下，在包括不同网络拓扑或网络设备的网络中实现。例如，网络可以包括任意数目或类型的辅助数据通过网络传递的网络通信设备(例如，路由器、交换机、网关、控制器)，充当端点或主机的网络元件(例如，服务器、虚拟机、客户端)，以及与任意数目的网络进行通信的任意数目的网络站点或域。因此，网络节点可以在任何适当的网络拓扑中使用，该网络拓扑可以包括任意数目的服务器、虚拟机、交换机、路由器、或其他节点，它们互连以形成庞大而复杂的网络，该网络可以包括云计算或雾计算。节点可以通过采用任何适当有线或无线连接的一个或多个接口来耦合到其他节点或网络，这提供了用于电子通信的可行路径。
图5是示出对用于通过光学收发器系统来传送电力和数据的过程的概述的流程图。在步骤50，在网络设备14处操作的光学收发器16处接收电力和数据，其中，电力通过数据光纤线缆18传送到光学收发器，并在被配置为将电力和数据从线缆传输到光学收发器(图1)的连接器处被接收。光学收发器16将电力和数据传输到网络设备14，该网络设备由在光学收发器处接收的电力供电(步骤52)(图1和图5)。在一个或多个实施例中，网络设备可以进一步将PoE传输到一个或多个PoE设备(例如，灯、接入点、路灯、交通信号灯、摄像头、或其他设备)(步骤54)。
应当理解，图5中所示的过程仅仅是用于实现PoE+F的过程的示例，并且在不脱离实施例的范围的情况下，可以添加、移除、组合、或修改步骤。例如，中央集线器10处的光学收发器16可操作用于在电力和光纤线缆18(图1)上传输从电源单元11接收的电力，以及数据。
图6示出了可用于实现本文所描述的实施例的网络设备60(例如，图1中的交换机14、接入点15、中央集线器10)的示例。在一个实施例中，网络设备60是可编程机器，其可以以硬件、软件、或其任何组合来实现。网络设备60包括一个或多个处理器62、存储器64、接口66、和PoE+F光学模块68(例如，图1中的光学收发器16)。
存储器64可以是易失性存储器或非易失性存储装置，其存储各种应用、操作系统、模块、和数据以供处理器62执行和使用。例如，PoE+F光学模块68的组件(例如，代码、逻辑、或固件等)可以被存储在存储器64中。网络设备60可以包括任意数目的存储器组件。
网络设备60可以包括任意数目的处理器62(例如，单处理器或多处理器计算设备或系统)，其可以与可操作用于处理分组或分组报头的转发引擎或分组转发器进行通信。处理器62可以从软件应用或模块接收指令，该指令使处理器执行本文描述的一个或多个实施例的功能。
逻辑可以被编码在一种或多种有形介质中以供处理器62执行。例如，处理器62可以执行存储在诸如存储器64之类的计算机可读介质中的代码。计算机可读介质可以是，例如，电子的(例如，RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器))、磁的、光学的(例如，CD、DVD)、电磁的、半导体技术、或任何其他适当的介质。在一个示例中，计算机可读介质包括非暂时性计算机可读介质。逻辑可以用于执行以上关于图5的流程图描述的一个或多个功能或诸如下文描述的电力级别协商或安全子系统之类的其他功能。网络设备60可以包括任意数目的处理器62。
接口66可以包括任意数目的接口或网络接口(线卡、端口、连接器)，用于接收数据或电力，或向其他设备传输数据或电力。网络接口可以被配置为通过使用各种不同的通信协议来发送或接收数据，并且可以包括机械、电气、和信令电路，用于通过耦合到网络或无线接口的物理链路来传送数据。例如，线卡可以包括端口处理器和端口处理器控制器。接口66可以被配置用于PoE+F、PoE、PoF、或类似操作。
PoE+F光学模块68可以包括图1中的光学收发器16的一个或多个组件，并且还可以包括与图7和图8所示的智能光学模块一起使用的逻辑、固件、软件等(如下所述)。例如，光学模块68可以包括用于电力检测、电力监视及控制、或电力启用/禁用的硬件或软件。例如，光学模块68还可以包括处理器或存储器组件中的一个或多个，或者用于在光纤连接器处从线缆18接收电力和光学数据、用于将电力和信号数据传送至网络设备、或将控制信号传输至电源10的接口(图1和图6)。如前所述，电力由电源67供应给光学模块，并且PoE+F光学模块68向网络设备60处的其余组件提供电力。
应当理解，图6中所示和上面描述的网络设备60仅是示例，并且可以使用网络设备的不同配置。例如，网络设备60可以进一步包括可操作用于辅助本文描述的功能的硬件、软件、算法、处理器、设备、组件、或元件的任何适当的组合。
图7示出了根据一个实施例的智能光学收发器70。智能光学收发器70在受电设备加电期间允许与电源(例如，图1中的网络设备10)的通信，并且可以提供故障保护和检测。在一个实施例中，设备70被配置为计算可用电力，并在其不应被供电时阻止线缆系统被供电。光学设备70包括用于接收光学数据并将其转换为电信号(或将电信号转换为光学数据)的光学组件72以及包括电力检测模块74、电力监视及控制单元76、和电力启用/禁用模块78的电力组件。
例如，脉冲电力或60V以上高达+/-450V的高级PoE驱动电压可能会与光学电路72产生电磁干扰。在一个实施例中，电力组件74、76、78通过隔离组件79(例如，隔离材料或元件)与光学组件72隔离。隔离组件79将电力电路与光学组件72电磁隔离，以防止干扰光学器件的操作。
电力检测模块74可操作用于检测电力，向光学组件72供电，并将消息返回给用于光纤或受电线缆的电源。返回消息可以通过电力线上或光学通道上的状态更改来提供。在一个实施例中，直到光学收发器70和源已经确定该设备被正确连接并且要被供电的网络设备准备好被供电，电力才会被电力启用/禁用模块78启用。
电力监视及控制设备76连续地监视电力传送，以确保系统可以支持所需的电力传送，并且没有超过安全限制(电压、电流)。电力监视及控制设备76还可以监视光学信令并且在缺少光学转换或与电源的通信的情况下禁用电力。
图8示出了根据一个实施例的具有针对PoE或脉冲电力的自动电力协商的图7的智能光学收发器的示例。如前所述，系统80包括光学组件82以及包括电力监视及控制86和电力启用/禁用88的电力组件。在图8所示的示例中，设备80包括与脉冲电力检测模块83和PoE检测模块84进行操作的自动检测模块85。每个模块83、84被连接到其自己的电力监视及控制模块86和电力启用/禁用模块88。电路检测施加到设备80的电力的类型，确定是PoE还是脉冲电力是更高效的电力传送方法，然后使用选定的电力传送模式。额外的模式可以支持其他电力+数据标准(例如，USB(通用串行总线))。
如前所述，光学收发器可以包括不同类型的光学收发器，包括例如，光学收发器模块或硅光子光学收发器。如本文所使用的术语“光学收发器”可以指可操作用于接收和发送光学信号的任何类型的光学组件、模块、或设备。图11A-11B示出了光学模块的示例，其被配置为接触经修改的光纤连接器(图10A-10B)上的电接口板并且将电力传递通过光学模块罩系统(图12A-12B)，如图13的装配所示。应该理解，图11A和11B中所示的光学收发器仅是示例，并且在不脱离实施例的范围的情况下，被配置为接收和发送电力和数据的其他光学设备可以用于实现PoE+F。
现在参考图9A和9B，示出了经修改的光纤连接器的两个示例，其用于从包括光学光纤和电线的线缆90(如图9C所示)接收电力和光纤。连接器可以包括例如通常对应于标准LC格式的经修改的LC(本地连接器、Lucent连接器)。在图9C所示的示例中，线缆90包括被包裹在线缆护套中的两根数据光纤91和两根电线92(例如，铜、铝、金属)。
在一个示例中，铜线可以是18AWG(美国线规)或另一大小/容量(例如，10AWG)，或根据任何适用标准的任何其他适当的大小或容量。铜线92可以分离地结合到光学连接器，这允许在不扩展隔板连接的情况下实现经修改的LC连接器系统。如下文所述，压接系统可以用于将铜线91连接至相应的正/负(正/返回、电力/返回)连接。应当理解，图9C所示的线缆90的光学光纤和电线布置仅是示例。线缆可以包括以任意布置的任意数目的光学光纤91或电线92。例如，线缆可以包括如下文关于图16A、16B、17A和17B中所示的经修改的MPO(多光纤推入/拔出)连接器所描述的额外数据光纤或电力线。线缆还可以包括如下文关于图15所描述的冷却。
在图9A的示例中所示的连接器94中，机架接地在外壳95上，用于供电的铜(金属)接触件96在套圈93的外部，并且光纤97在套圈内部。在该示例中，外壳95被金属化以用于数字接地，并且外部套圈96被金属化以用于供电。与常规LC连接器一样，数据光纤97位于套圈93中。在另一示例中，接地可以在外部套圈处连接在双连接器的一侧上，而不是在连接器两侧的外壳上。
在图9B所示的另一双LC连接器98的示例中，连接器的一侧包含两条光纤99，而连接器的另一侧包含电力线100。可以理解，图9A和9B所示的配置仅是示例，并且在不脱离实施例的范围的情况下可以使用其他布置。
图10A和10B示出了LC连接器102的一个示例的细节，该LC连接器102被修改为包括外部接触板和电线可以压接到连接器上的压接点。与常规的LC连接器一样，连接器102在上侧包括闩锁机构103，其允许连接器易于接合和脱离。连接器102机械地耦合并对准套圈101中的光纤，使得光可以穿过而到达光学收发器。经修改的连接器102接收包括光学光纤(或多条光学光纤)和电力线(或多条电力线)的线缆(例如，图9C所示的线缆90)。如图10B的底视图所示，连接器102还包括外部金属接触板(例如，一个或多个铜垫片)106和铜线可以压接在其上的压接点107。如下文关于图11A所描述的，光学模块包括用于与接触板106接口的内部电输入(例如，接线片(tab)或线接触件)。连接器主体的部分108可以被延伸以允许铜线通过使用标准的压入压接方法来压接。在一个实施例中，壳体108被拉长以支持10、12、14、16或18AWG的电线系统。
在一个或多个实施例中，可以提供弹簧加载的滑动盖109(在图10B中被示出为部分打开)以在连接器被从光学设备上移除时覆盖电接触点106，以防止通电的线缆在处理期间接地。在将连接器102插入光学设备期间，盖109被推回，从而实现在连接器被插入时外部接触板106和光学模块上的内部接触点之间的配合接触。如果光学设备未被配置为接收电力(常规非电力LC连接器)，则通信兼容性通过通用LC连接器接口来保持。
应当理解，图10A和10B所示的连接器仅是示例，并且在不脱离实施例的范围的情况下，可以使用其他连接器或配置。例如，在一个实施例中，可以使用MPO(多光纤推入/拔出)耦合。同样，在图10A和10B中示出了单光纤系统，但是，如先前关于图9A和9B所描述的，可以使用双工光纤系统中的两个LC连接器，以允许用于与光学设备互连的电力线和返回线。
图11A和图11B示出了光学模块110的示例，其被配置为从图10B的经修改LC连接器102接收电力并通过光学模块传递电力。光学模块110包括开口111，其被配置用于在前端接收两个连接器102(图10A和11A)。开口111的后壁包括光纤输入112。光学模块110还包括用于与连接器外部电力垫片106接触的内部电输入接触件(电力接线片、电线、成角度的弹簧指)113(图10B和11A)。光学设备110通过这些接触点113来提供电力或接收电力。在一个示例中，系统被配置为处理PoE类别8系统(高达100W)以及其他配电系统(例如，脉冲电力)。在一个实施例中，光学模块110可以包括防误插结构(keying)，以防止某些类型的线缆插入到不兼容的模块中。
在一个实施例中，使用钩/柱(post)布置114来滑开保护盖109，以实现连接器102上的外部接触板106与光学模块110上的内部电力输入接线片113之间的接触。
如在图11B的后视图中所示，提供了用于连接到系统模块罩(图12B)的两个凹型插座116，以及用于数据和控制的电信号接口118。如果将不同类型的模块用于PD和PSE接口，则一个可以包含凸型引脚，而另一个可以包含凹型插座。在模块后部使用凹型连接器供电允许模块在通电情况下被意外移除，而不损伤任何东西或任何人。电力输出点116可以如图11B所示位于光学设备110的下部或位于该设备的上部。
图12A-12B示出了用于图11A-11B中所示的光学模块的光学模块罩120的示例。例如，光学模块罩120可包括罩接地点121和气流开口125。如图12B中的模块罩的内部后壁126上所示，罩被修改为包括两个凸型电力柱122(+，返回)，用于与光学模块上的凹型插座116配合(图11B和12B)。后壁还包括具有用于接收电信号接口118的接触件的开口128。如先前关于光学模块所描述的，模块罩接口还可以包括防误插结构，以防止不兼容组件之间的不匹配。
图13是根据一个实施例的分解视图，其示出了光纤和电力线缆90、连接器102、光学模块110、和光学模块罩120。在该示例中，线缆90包括两条光学光纤104和两条电力线105，用于与经修改LC连接器102连接，该LC连接器102包括添加到连接器底部的电力垫片和压接机构以允许铜线105的附接，如图10B所示。经修改的光学模块110将在电接触点113处接收的电力从连接器102传递到光学模块罩120，该光学模块罩120将电力传递到电路板(例如，线卡、路由处理器、结构卡)。
如前所述，电力和光纤线缆还可以包括冷却。图14是结合了光纤、电力、和冷却的线缆设计的剖视图。在该示例中，线缆140包括两条数据光纤142、两条铜线144、和两个冷却管146。冷却线可以例如将水、制冷剂、或高压空气输送到受电设备和受电装备。该系统可用于向其中传统冷却不可用的远程区域中的设备和装备提供冷却。线缆护套148可以提供额外的绝缘以及冷却管146上的绝缘，以例如在10km的范围内提供有效的冷却。
图15示出了根据一个实施例的包括电力、光纤、和冷却的连接器线缆装配的示例。连接器(例如，经修改的MPO连接器)150向光学收发器151提供电力和数据。压接互连器可以用于终止电力、接地、和屏蔽，如前所述。图15所示的示例包括两个机架接地152、两个信号接地153、和两条光学光纤155。电力154可以包括一个连接或者两个或更多个引脚/配对件(mate)。线缆还可以包括冷却管(例如，两个冷却管和两个返回管)(未示出)。连接器线缆装配还可以被配置为包括额外的光纤(例如，从两条到二十四条光纤)。
图16示出了连接器160的另一示例。光学收发器161被示出为具有电力控制电路165和光到电电力转换模块167。在该示例中，连接器160和光学模块161被配置用于六条电力光纤164和用于数据的两条光学光纤165。在该示例中，电力通过光纤164光学地传送。图16所示的连接器线缆装配可以包括任意数目的电力光纤和光学光纤或其任意组合。
应当理解，图15和图16所示的电力/接地电线和光纤的配置、布置、和数目仅是示例，并且在不脱离实施例的范围的情况下，可以使用其他布置或数目的电线和光纤。
图17示出了具有冷却直通线的图7的智能光学设备。如前所述，光学设备170包括光学组件172、电力检测174、电力监视及控制176、和电力启用/禁用178。例如，光学设备170还可以包括图8所示的额外组件。冷却管177向受电设备提供冷却并返回冷却。还为光学模块170提供了冷却接头175。在一个实施例中，光学模块罩将冷却传递到系统，并且将光学组件172内产生的热通过模块返回并进入冷却剂。
从前面可以看出，本文描述的实施例可以提供许多优点。例如，一个或多个实施例可以允许从建筑物入口点到终点的长达10km的长度。诸如路由器、交换机、和接入点之类的网络通信设备以及诸如照明系统和其他应用之类的电子设备可以位于传统PoE系统的100m范围之外。这允许将所有电力从楼层数据机房中移除。对经修改连接器系统的使用允许系统之间的光纤兼容性，其中，一侧或两侧可能没有使用通过铜传送的电力来向网络设备供电。例如，连接器装配可以被配置用于与PoE+F光学系统或常规非电力光学系统一起操作。
总而言之，在一个实施例中，一种方法包括：在安装在网络通信设备处的光学收发器处接收通过数据光纤线缆传送的电力，并将数据和电力从光学收发器传输到网络通信设备。网络通信设备由从光学收发器接收的电力供电。本文还公开了一种装置。
尽管已经根据所示的实施例描述了方法和装置，但是本领域的普通技术人员将容易认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对实施例作出各种变化。因此，旨在将以上描述中包含的以及附图中示出的所有内容应被解释为说明性的，而不是限制性的。

Claims (29)

1.一种方法，包括：
在安装在网络通信设备处的光学收发器处接收通过数据光纤线缆传送的电力；以及
从所述光学收发器向所述网络通信设备传输数据和所述电力；
其中，所述网络通信设备由从所述光学收发器接收的所述电力供电。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据和所述电力是从电源单元接收的，该电源单元位于距所述网络通信设备至少1km的位置处。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电源单元可操作用于提供至少5kw的电力输出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括在安装在所述网络通信设备处的第二光学收发器处接收冗余的数据和电力。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：将以太网供电(PoE)从所述网络通信设备传输到PoE设备。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述网络通信设备包括雾节点，该雾节点与多个雾节点一起接收所述数据和所述电力，每个雾节点将所述PoE传输到智能雾部署中的多个电子设备。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述光学收发器包括光学模块，所述光学模块从光纤连接器接收所述数据和所述电力，所述光纤连接器包括用于将所述电力提供给所述光学模块中对应的内部电力输入端的外部电接触件。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，向所述光学收发器传送所述电力的电线被压接到光纤连接器上，该光纤连接器向所述光学收发器传送所述数据和所述电力。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括：在所述网络通信设备处与电源进行通信并提供所述光学收发器处的电力状态。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述光学收发器被配置为监视所述光学收发器处的电力和光学信号，并且基于所述电力和所述光学信号的状态来禁用所述电力。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，在所述光学收发器中，电力组件与光学组件相隔离。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，还包括在所述光学收发器处从所述数据光纤线缆接收冷却。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，还包括：检测在所述光学收发器处接收到的电力的类型，并基于检测到的电力的类型来选择用于所述电力的传送方法。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述网络通信设备包括交换机，并且其中，数据通信网络中的多个交换机通过所述数据光纤线缆从同一电源供电。
15.一种装置，包括：
光学接口，用于在光学收发器处接收光纤及电力线缆中的光学光纤上的光学信号；
电接口，用于在所述光学收发器处接收所述光纤及电力线缆中的电线上的电力；
光学组件，用于将所述光学信号转换为电信号；以及
电力组件，用于检测和监视所述光学收发器处的所述电力并将所述电力提供给网络通信设备。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述光学收发器被配置为监视所述光学收发器处的所述光学信号，并基于所述电力和所述光学信号的状态来禁用所述电力。
17.根据权利要求15或16所述的装置，其中，所述光学收发器被配置为检测在所述光学收发器处接收到的电力的类型，并基于检测到的电力的类型来选择针对所述电力的到所述网络通信设备的传送方法。
18.一种装置，包括：
光学收发器，包括：
光学接口，用于在光纤及电力线缆中的光学光纤上传输光学信号；以及
电接口，用于在所述光纤及电力线缆中的电线上传输电力；以及电源单元，用于从通信网络外部接收所述电力并将所述电力提供给所述光学收发器以在所述通信网络中传输。
19.根据权利要求18所述的装置，还包括第二电源单元，用于提供备用电力，其中所述电源单元中的至少一个可操作用于提供至少5kW的电力输出。
20.根据权利要求18或19所述的装置，还包括电力模块，用于从受电设备接收电力信息。
21.一种方法，包括：
通过数据光纤线缆从安装在网络设备处的光学收发器传输电力；以及
在所述数据光纤线缆上从所述光学收发器传输数据；
其中，所述电力和所述数据通过通信网络传输，并在由接收到的电力供电的网络通信设备处被接收。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括：从所述网络通信设备中的一者处的电力监视模块接收电力状态消息。
23.根据权利要求21或22所述的方法，还包括：从另一网络设备向所述网络通信设备传输备用电力。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，其中，所述网络通信设备中的至少一个位于距所述装置至少1km的位置处。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的方法，其中，所述电力包括至少5kw的电力输出。
26.一种装置，包括：
用于在安装在网络通信设备处的光学收发器处接收通过数据光纤线缆传送的电力的构件；以及
用于从所述光学收发器向所述网络通信设备传输数据和所述电力的构件；
其中，所述网络通信设备由从所述光学收发器接收的电力供电。
27.根据权利要求26所述的装置，还包括用于实现根据权利要求2至14中任一项所述的方法的构件。
28.一种装置，包括：
用于通过数据光纤线缆从安装在网络设备处的光学收发器传输电力的构件；以及
用于在所述数据光纤线缆上从所述光学收发器传输数据的构件；
其中，所述电力和所述数据在通信网络上传输，并在由接收到的电力供电的网络通信设备处被接收。
29.根据权利要求28所述的装置，还包括用于实现根据权利要求22至25中任一项所述的方法的构件。
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