CN111837360A - 通信网络中组合的输送电力、数据和冷却的分离 - Google Patents

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Abstract

在一个实施例中，一种方法，包括：在线缆上将电力、数据和冷却从中央网络设备输送到分离器设备，该分离器设备用于将电力、数据和冷却分离并且通过多条线缆发送到多个远程通信设备，线缆中的每一条线缆承载电力、数据和冷却，在线缆上在中央网络设备处接收来自远程通信设备的监测信息，处理监测信息，并且基于监测信息将电力、数据和冷却分配给远程通信设备中的每一个远程通信设备。本文还公开了一种系统。

Description

通信网络中组合的输送电力、数据和冷却的分离
技术领域
本公开一般地涉及通信网络，并且更具体地，涉及通信网络中组合的输送电力、数据和冷却的分离。
背景技术
网络设备(例如，计算机外围设备、网络接入点和IoT(物联网)设备)可以通过单个组合的功能线缆(例如，PoE(以太网供电))来满足其数据连接性和电力需求两者。在常规PoE系统中，通过数据所使用的线缆在从几米到约一百米的范围内输送电力。当需要更长的距离或者使用光缆时，由于常规PoE中的容量、范围和线缆损耗的限制，通常通过诸如附近的壁装电源插座之类的本地电源供电。当今的PoE系统还具有有限的电力容量，这对于许多类别的设备而言可能是不足够的。如果组合功能线缆上的可用电力增加，则冷却也可能需要被输送到高功率远程设备。使用点对点架构用于组合功能线缆可能导致复杂且昂贵的线缆系统。
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示出了在图1的网络中从中央集线器通过分离器(splitter)到远程设备的电力、数据和冷却输送的示例。
图3描绘了在实现本文描述的实施例中有用的网络设备的示例。
图4是示出根据一个实施例的电力监测和控制的框图。
图5是示出根据一个实施例的通过分离器输送光学数据的框图。
图6是示出根据一个实施例的冷却输送的框图。
图7是示出根据一个实施例的用于在通信网络中使用分离器来输送组合的电力、数据和冷却的过程的概况的流程图。
图8是示出根据一个实施例的用于修改在通信设备处通过分离器接收的电力、数据和冷却的设置的过程的流程图。
在附图的若干视图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
概览
在独立权利要求中阐述了发明的各个方面，并且在从属权利要求中阐述了优选特征。一个方面的特征可以被单独应用于每个方面或者与其他方面相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：在线缆上将电力、数据和冷却从中央网络设备输送到分离器设备，该分离器设备用于将电力、数据和冷却分离并通过多条线缆输送到多个远程通信设备，每条线缆承载电力、数据和冷却，在线缆上在中央网络设备处接收来自远程通信设备的监测信息，处理监测信息，并且基于监测信息将电力、数据和冷却分配给远程通信设备中的每个远程通信设备。
在另一示例中，一种方法，通常包括：在通信设备处从分离器设备接收电力、数据和冷却，该分离器设备在组合线缆上从中央网络设备接收电力、数据和冷却，并且在多个通信设备之间分离电力、数据和冷却，在通信设备处监测电力、数据和冷却，通过分离器设备在组合线缆上向中央网络设备发送监测信息，以及响应于来自中央网络设备的将电力、数据和冷却分配给通信设备的控制系统消息，修改电力、数据和冷却设置中的至少一个。
在另一实施例中，一种系统，通常包括中央网络设备和远程通信设备，该中央网络设备包括连接器，该连接器用于连接到线缆，该线缆将电力、数据和冷却输送到分离器设备，该分离器设备用于将电力、数据和冷却分离以通过多条线缆输送到多个远程通信设备，每条线缆承载电力、数据和冷却，该远程通信设备包括用于监测电力、数据和冷却的传感器，以及用于接收来自远程通信设备的电力、数据和冷却信息并且将电力、数据和冷却分配给远程通信设备的控制系统。
通过参考说明书的其余部分和附图，可以实现对本文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。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而言将是显而易见的。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，没有详细描述与和实施例有关的技术领域中已知的技术材料有关的细节。
在用于同时发送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相同双绞线线缆输送。这些系统的范围被限制在几米至约100米。标准化PoE的最大功率输送容量为约100瓦，但是许多类别的受电设备将受益于1000瓦或更大的功率输送。在常规系统中，当需要较大距离时，使用光纤线缆来输送数据，并且当需要较大的电力输送额定值时，通过本地电源向远程设备供电。
如前所述，希望将多功能线缆上可用的功率增加到数百瓦甚至数千瓦。这种能力可以使得能够在网络部署中进行许多新的选择，其中诸如工作组路由器、多插槽服务器、大型显示器、无线接入点、雾节点或其他设备之类的主要设备通过多功能线缆来操作。这种能力将大大降低安装复杂性，并且提高拥有更多设备集的总成本，该设备集的电力和数据连接性需要由中央集线器来满足。
除了上述数据和电源能力之外，还需要冷却。对于大功率器件，尤其是那些具有高热密度封装或总功耗超过几百瓦的器件，传统的对流冷却方法可能是不够的。这在存在特殊冷却挑战的情况下尤其明显，例如对于密封且不能依赖于抽吸外部空气的设备(例如，四季户外包装)、气密密封的设备(例如，用于食品加工或爆炸性环境中)、或在风扇噪声是问题的情况下(例如，办公室或居住环境)、或上述情况与极端周围温度环境的任何组合。在这些情况下，经常使用复杂且昂贵的专用冷却系统。
为了克服上述问题，可以增强PoE以允许其承载组合到单个电缆中的更高的数据速率、更高的功率输送以及集成热管理冷却，例如在2018年3月2日提交的“通信网络中的组合的电力、数据和冷却输送(Combined Power,Data,and Cooling Delivery in aCommunications Network)”)的美国专利申请No.15/910,203中所描述的，其全部内容通过引用并入本文。这些连接可以是点对点，例如从中央集线器到一个或多个远程设备(例如，全集线器和轮辐布局(spoke layout))。然而，可能存在其中在从每个远程设备到中央集线器的所有路径上运行电力、数据和冷却线缆是困难的、不方便的或低效的拓扑结构。例如，由于可以沿着类似路径布线以服务远程设备的集群的长的、基本上平行的线缆，所以将点对点架构用于组合的功能线缆可能导致复杂且昂贵的线缆系统。如果单个组合的功能线缆可以在该集群的大部分路径上运行，并且然后被分离，则可以实现显著的节约。
本文描述的实施例提供了通过组合线缆输送的电力、数据和冷却的分离。在一个或多个实施例中，单个线缆将电力、数据和冷却从中央集线器运送到远程分离设备，该远程分离设备将所有三个服务的共享引导到利用服务的多个端点(远程)设备。这允许使用从中央集线器到中间位置的单条长组合线缆，用于后续分离组合的电力、数据和冷却，并且利用短组合线缆路线输送到多个远程设备。如下所述，中央集线器可以通过组合线缆将电力、数据和冷却输送到多个中间集线器，这些中间集线器划分电力、数据和冷却能力，以便在与远程通信设备进行通信的组合线缆上输送。通过在物理上靠近远程设备的集群的分布分离器的最佳位置，服务多个远程设备所需的线缆的总长度和成本可以被最小化。实施例允许组合线缆输送网络超越点对点拓扑结构并且形成无源星形、总线、锥形、多层树等。
如果远程设备被群集在由返回到中央集线器的相对长的线缆距离所服务的相对高密度的分组中，则组合的输送电力、数据和冷却的分离可以是特别有益的。例如，在其中充满设备的机架可以在离中心基础设施、住宅或智能天花板应用、IoT和服务器网络(例如，机架顶(ToR)设备、检修孔、天花板接线盒、路边机柜、多单元公寓建筑物)数百米的共享线缆上运行的数据中心中，或者在其中具有从中间设备到集群的远程设备的短线缆路线是有利的任何其他应用中，当存在彼此紧密接近但远离中央集线器的许多IoT传感器时，服务的分离可能是有益的。远程分支拓扑结构可以大大减少购买、安装和维护到每个设备的长单独线缆的大量费用。作为附加的益处，如果数据、电力和冷却的分离是无源地执行(即，不需要诸如数据路由器、电力交换机之类的有源元件或使中间分离点复杂化的有源流调节组件)，则是有帮助的，因为分离器可能位于不可访问的、环境不利的或机械受限的地方。
在一个或多个实施例中，本文中称为PoE+光纤+冷却(PoE+F+C)的线缆系统在单个线缆内提供高功率能量输送、光纤输送数据和冷却。PoE+F+C系统允许高功率设备位于远程位置、极端温度环境或噪声敏感环境中，通过承载数据和电力的同一线缆满足其冷却要求。使用单个线缆用于远程设备所需的所有互连特征极大地简化了设备的安装和正在进行的操作。
现在参考附图，并且首先参考图1，示出了其中可以实现本文描述的实施例的网络的示例。为了简化，仅示出了少量的节点。实施例在包括多个网络设备的数据通信网络的上下文中操作。该网络可以包括经由任何数量的节点(例如，路由器、交换机、网关、控制器、接入点或其他网络设备)通信的任何数量的网络设备，该节点有助于数据在网络内的通过。网络设备可以通过以下各项通信或与以下各项通信：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(EVPN)、第2层虚拟专用网(L2VPN))、虚拟局域网(VLAN)、无线网、企业网、公司网、数据中心、IoT网、光纤网、互联网、内联网或任何其他网络)。
网络被配置为通过一个或多个分离器设备13从中央网络设备10向多个远程网络设备12(例如，交换机、路由器、服务器、接入点、计算机外围设备、IoT设备、雾节点或其他电子组件和设备)供电(例如，大于100瓦的功率)、数据(例如，光学数据)和冷却。信号可以在通信设备之间交换，并且电力可以从供电设备(PSE)(例如，中央集线器10)发送到受电设备(PD)(例如，远程通信设备12)。PoE+F+C系统通过一个或多个分离器设备13将电力、数据和冷却输送到网络(例如，交换机/路由器系统)，该网络被配置为通过包括光纤、电线(例如，铜线)和冷却剂管的线缆系统来接收数据、电力和冷却。分离器13允许网络超越点对点拓扑结构并且构建无源星形、总线、锥形、多层树等。单个长的PoE+F+C线缆14延伸到服务于物理上接近的端点设备(远程网络设备、远程通信设备)12的集群的、方便定位的中间分离器设备13。如下面详细描述的，用于电力、数据和冷却的控制系统在中央集线器10和远程设备12之间交互，以确保每个设备接收其对每个资源的公平共享，并且故障或危险状况被检测和管理。
如图1的示例所示，PoE+F+C分离器系统包括经由分离器设备(分布分离器、无源分离器)13与远程设备12进行通信的中央集线器10。线缆14从中央集线器10延伸到分离器13，并且线缆17从分离器延伸到远程网络设备12。每个线缆14、17被配置用于输送电力、数据和冷却。中央集线器10可以与任何数量的分离器13通信，并且每个分离器可以与任何数量的远程设备12通信，以便以任何数量的方式分离服务(电力、数据、冷却)。例如，中央集线器10可以经由一个或多个分离器13服务于从几个远程设备12到几百个远程设备(或其间的任何数量)的任何地方。此外，如下所述，一个或多个分离器13可以与另一分离器进行通信以提供分层分离。
网络可以包括任何数量或布置的网络通信设备(例如，交换机、接入点、路由器或可用于路由(交换、转发)数据通信的其他设备)。远程设备12可以位于距中央集线器10大于100米的距离(例如，1km、10km或任何其他距离)处，和/或以大于100瓦的功率水平(例如，250瓦、1000瓦或任何其他电力水平)操作。远程设备12还可以与一个或多个其他设备(例如，雾节点、IoT设备、传感器等)通信，如下所述。
在一个或多个实施例中，冗余中央集线器(未示出)可以根据网络中的需要提供备用或附加电力、带宽或冷却。附加的组合线缆14将从冗余中央集线器延伸到一个或多个分离器设备13。
在图1所示的示例中，中央集线器10包括用于接收电力(例如，来自电网、可再生能源、发电机或电池的建筑物电力)的电源单元(PSU)(电力分布模块)15、用于从网络(例如，互联网)接收数据或向网络发送数据的网络接口(例如，交换结构、线卡)16、以及与冷却装置(或其他冷却源)进行流体通信的热交换器18。
中央集线器10可用于从内部电力系统(例如，能够输送5kW、100kW等以上并且包括5kW、100kW等的电力的PSU 15，并且在100-3000W的范围内驱动多个设备12)提供高容量电力。PSU 15可以提供例如PoE、脉冲电力、DC电力或AC电力。中央集线器10(PSE(供电设备))可用于从通信网络外部接收电力，并且通过分离器13将电力与数据和冷却一起发送到远程网络设备(PD(受电设备))12。中央集线器10可以包括例如路由器、汇聚设备或可用于输送电力、数据和冷却的任何其他合适的网络设备。如下面详细描述的，中央集线器10提供用于冷却回路的控制逻辑，以及组合线缆14、17的电力和数据传输功能。下面参考图2描述了中央集线器10的附加组件和功能。
分离器设备13可用于将光能分离为N路、将电力分离为N路、以及将冷却剂流分离为N路和再组合，从而将由主线缆14提供的数据、电力和冷却(热管理)能力的一部分从中央集线器10分离和引导，使得电力、数据和冷却能够由多个远程设备12共享。分离器13可以被配置为提供任何合适的分离比(例如，2:1至高达约32:1)。如果网络包含如图1所示的多个分离器13，则每个分离器可以具有相同或不同的分离比。所有的分离均可以发生在一个地方中，或者可以使用在分层的层之间具有不同线缆长度的分离层(例如，用于执行32:1分离作为2:1分离的五层的顺序树，或者星形拓扑结构)。如果使用多点总线或锥形拓扑结构，则专用分离器13可以被配置为将大部分电力、冷却剂和光能从输入端口引导到菊花链输出端口，其中仅一小部分的资源被引导到本地下拉端口。这可以用于支持诸如路边雾节点、安全相机、灯具之类的应用，或者例如具有自然总线或锥形拓扑结构的任何其他应用。
在一个或多个实施例中，分离器13是无源设备，不需要有源电子设备、路由器、阀或计算机控制。在替代实施例中，更高级的分离场景可以将一些智能和有源控制元件放置在中间分离器站点中。例如，分离器相对于光学数据可以是有源的，而相对于电力和冷却可以是无源的。
如前所述，从中央集线器10延伸到分离器设备13的线缆14和从分离器设备延伸到远程网络设备12的线缆17被配置为在单个线缆(组合线缆、多功能线缆、多用途线缆、混合线缆)中发送电力、数据和冷却。线缆14、17可以由适于承载电电力、数据(铜、光纤)和冷却剂(液体、气体或多相)的任何材料形成，并且可以承载任何布置的任何数量的电线、光纤和冷却管。
在图1所示的示例中，组合线缆14的长段从中央集线器10延伸到分离器13，在该分离器处，将电力、数据和冷却7分离并且通过线缆1输送到多个远程设备12，该线缆17还被配置为承载组合的电力、数据和冷却。长组合线缆14可以延伸例如几公里，或者任何其他合适的长度。分离器13的多个输出穿过短分支线缆17，该短分支线缆17比组合线缆14短，并且可以是例如几米到几百米的长度，或者任何其他合适的长度。短线缆17承载它们的电力、数据和冷却的份额，并且在结构上可以类似于长组合线缆14。线缆17在容量和物理尺寸上也可以小于组合线缆14以降低成本。
一个或多个远程网络设备12还可以使用PoE来向设备输送电力。例如，一个或多个网络设备12可以使用PoE来向电子组件(例如，IP(互联网协议)相机、VoIP(IP语音)电话、摄像机、销售点设备、安全访问控制设备、住宅设备、建筑物自动化设备、工业自动化、工厂设备、灯(建筑物灯、街灯)、交通信号灯和许多其他电子组件和设备)输送电力。
在一个实施例中，一个或多个网络设备12中可以包括双角色电力端口，其可以被选择性地配置为作为PSE(供电设备)端口进行操作以向连接的设备供电，或者作为PD(受电设备)端口进行操作以从连接的设备汲取电力，并且使得能够在系统控制下反转能量流，如例如在美国专利NO.9,531,551(“动态可配置的以太网供电装置和方法(DynamicallyConfigurable Power-Over-Ethemet Apparatus and Method)”，于2016年12月27日公布)中所描述的。双角色电力端口可以是PoE或PoE+F端口，使得它们能够协商它们对PoE或更高功率的PoE+F的选择，以便将线卡16上的端口的配置与例如每个远程网络设备12上的相应端口相匹配。
在一个或多个实施例中，不需要用于通信网络的附加电线，并且所有的网络通信设备都使用由RoE+F+C系统提供的电力来操作。在其他实施例中，除了被配置为从中央集线器10接收电力、数据和冷却的远程通信设备12之外，网络还可以包括一个或多个网络设备，其包括仅处理和发送数据的常规网络设备。这些网络设备从诸如壁装电源插座之类的本地电源接收电力。类似地，一个或多个网络设备可以消除数据接口，并且仅互连电力(例如，将数据互连移动到无线网络)。此外，一个或多个设备可以被配置为例如仅接收电力和数据，或者仅接收电力和冷却。
应当理解，图1中示出的和以上描述的网络设备和拓扑结构仅是示例，并且在不脱离实施例的范围的情况下，本文描述的实施例可以在包括不同网络拓扑结构或不同数量、类型或布置的网络设备的网络中实现。例如，网络可以包括促进通过网络来传递数据的任何数量或类型的网络通信设备(例如，路由器、交换机、网关、控制器)、作为端点或主机进行操作的网络元件(例如，服务器、虚拟机、客户端)以及与任何数量的网络进行通信的任何数量的网络站点或域。因此，网络节点可以用在任何合适的网络拓扑结构中，其可以包括任何数量的服务器、虚拟机、交换机、路由器或互连以形成大型且复杂的网络的其他节点，其可以包括云或雾计算。例如，PoE+F+C系统可以用在雾节点部署中，在该雾节点部署中计算、联网和存储从云移动到更靠近IoT传感器和致动器的位置。雾节点可以向PoE设备(例如，街灯、交通信号、5G小区、接入点、基站、摄像机或服务于智能建筑物、智能城市或任何其他部署的任何其他电子设备)供电。
图2示意性地示出了根据一个实施例的通过PoE+F+C系统来输送电力、数据和冷却，该PoE+F+C系统包括中央集线器(中央网络设备)10、分离器设备13和多个远程通信设备12a、12b、12C。如下面详细描述的，该系统还包括分布组件、监测组件和控制系统。组合线缆14将电力、数据和冷却从中央集线器10发送到分离器13，并且组合线缆17a、17b和17c将电力、数据和冷却从分离器输送到远程设备(分别为远程设备1(12a)、远程设备2(12b)、远程设备N(12c))。如前所述，线缆14比线缆17a、17b、17c长。为了简单起见，从图2中移除了线缆14的部分(如线缆中的间隙所示)。
长组合线缆14起始于中央集线器10，该中央集线器10为整个网络的数据连接、电力分布和冷却提供公用服务。分离器(例如，无源中间分布分离器)13位于远程设备12a、12b、12c的集群的物理中心附近，并且包括三个分离元件(在图2中由圆圈(或圆圈对)描绘)。分离元件包括电力接头13a(用于分离从电力线路(导线)26接收的电力)、光学耦合器13b(用于分离在光纤27上接收的数据并且组合从远程设备12a、12b、12c接收的数据(例如，使用双向光纤，如下所述)和流体歧管13c(用于分离从冷却剂供给管28a接收的供给流，并且将来自远程设备的返回冷却剂流进行组合以在冷却剂返回管28b上输送到中央集线器10)。分离器13将电力、数据和冷却分离为N路(例如，32或任何其他数量)。在图2所示的示例中，电力、数据和冷却被分离为三路。分离器13的多个输出通过短线缆17a、17b、17c(即，比从中央集线器10延伸到分离器13的线缆14短)延伸。
如图2所示，中央集线器10包括用于从电网接收电力的电力分布模块20、用于从网络(例如，互联网)接收数据和向该网络发送数据的网络接口21、以及用于与冷却装置进行流体通信的热交换器22。电力分布模块20向远程设备12a、12b、12c处的电源模块23供电。中央集线器10处的网络接口21与远程设备12a、12b、12c处的网络接口24通信。中央集线器10处的热交换器22与远程设备12a、12b、12c处的散热器25形成冷却回路。
在图2所示的示例中，每条线缆14、17a、17b、17c包括两条电力线路(导体)26、一条数据线路(光纤)27以及耦合到位于中央集线器10和远程设备12a、12b、12c处的连接器29的两个冷却剂管(供给28a和返回28b)。分离器13可以被连接或直接现场端接组合线缆14、17a、17b、17c。
在该示例中，利用双向光学系统，其中一个波长的光向下游行进，而不同波长的光向上游行进，从而将光缆中的光纤数从两条减少到一条(图2中的光纤27)。通过两个冷却剂管28a、28b来建立闭合冷却剂回路，这两个冷却剂管28a、28b与提供到网络的双向数据连接的光纤27和从电网提供电力的导体26共享相同的组合线缆护套。应当理解，这仅是一个示例，并且线缆14、17a、17b、17c可以包括任何数量的电力、数据或冷却线路。
在一个或多个实施例中，传感器31a在电力导体26的任一端处监测电力输送系统的电流和电压。如下所述，该信息可以由控制系统使用以调节到远程设备12a、12b、12c中的一个或多个的电力或冷却剂输送。
该系统还包括用于测量冷却回路内(例如，在中央集线器10处和在每个远程设备12a、12b、12c中)的临界管芯温度、冷却剂温度、压力和流量的传感器31b。在一个或多个实施例中，传感器31b监测在回路周围的关键点处的总的和单独的分支冷却剂温度、压力和流速量。在图2所示的示例中，伺服阀(servo valve)39位于每个远程设备12a、12b、12c的冷却剂输入处。一个或多个阀39可以用于基于远程设备12a、12b、12c的瞬时需要来控制在远程设备12a、12b、12c处输送的冷却量，如下所述。
具有热交换器22的中央集线器10保持低温冷却剂源，该低温冷却剂源通过分配管道(例如，歧管)、通过连接器29、并且沿着线缆的冷却剂供给线路28a向下被发送到远程设备12a、12b、12c。冷却剂可以包括例如水、防冻剂、液态或气态制冷剂、或混合相冷却剂(沿着回路从液态部分地变为气态)。
在替代实施例中，热交换器可以仅是分配歧管(如果在冷却装置中使用与在管28a、28b中传输的相同的物理冷却剂)。如果需要隔离，或者如果存在液体气体界面，则需要热交换器。
远程设备12a、12b、12c处的连接器29分别耦合到线缆17a、17b或17c，并且供给冷却剂通过设备内的元件传送，例如移除热量的散热器(热交换器、冷却抽头、热管)25。变暖的冷却剂可以通过设备12内的返回歧管而聚集，并且从设备的连接器29和通过线缆17a、17b、17c中的返回冷却剂管28b、分离器13中的流体歧管以及线缆14而返回到中央集线器10。线缆14将冷却剂返回到中央集线器10，其中返回的冷却剂穿过热交换器22以将热量从冷却剂回路移除到外部冷却装置，并且循环重复。热交换器22可以是液体-液体热交换器，其中热量被传递到例如冷却水或冷却塔电路。热交换器22也可以是液体-空气热交换器，其具有风扇以将废热排出到大气。从线缆14返回的热冷却剂可以由传感器31b监测温度、压力和流量。一旦冷却剂已经释放其热量，它就可以通过泵19和传感器返回，并且然后在冷却回路上送回。一个或多个变速泵19可以被设置在中央集线器10(或远程设备12a、12b、12c)处以使流体围绕冷却回路循环。
在替代实施例中，在线缆14、17a、17b、17c内仅提供单个冷却剂管，并且高压空气(例如，由具有中间冷却器的中央压缩机供给)用作冷却剂。当空气进入远程设备时，允许空气膨胀和/或直接冲击在设备内的散热元件上。冷却可以通过空气的质量流的强制对流来实现，并且当高压空气膨胀到大气压力时，可以通过焦耳-汤姆逊效应来提供附加温度降低。一旦空气完成了其冷却任务，它就可以通过一系列止回阀和消声器(未示出)排出到远程设备外部的大气中。
在寒冷环境中，可以在环境温度以上供给冷却剂以加热远程设备12a、12b、12c。这在以下情况下可能是有价值的：远程设备12a、12b、12c位于寒冷气候或工厂的寒冷部分中，并且设备具有诸如光学器件或磁盘驱动器之类的对寒冷敏感的组件。这可以比在每个设备处提供电加热器(如在常规系统中所使用的)更节能。
中央集线器10还可以包括一个或多个支撑系统，以根据需要来过滤冷却剂、供给新鲜冷却剂、调节抗腐蚀化学品、从回路中放出空气、或填充和排放回路，以用于安装和维护线缆14、17a、17b、17c和远程设备12a、12b、12c。
中央集线器10和远程设备12a、12b、12c处的连接器29(以及可选地配备在分离器13处的类似连接器)被配置为与线缆14、17a、17b、17c相配合，以便发送和接收组合的电力、数据和冷却。在一个实施例中，连接器29在同一连接器主体中承载电力、光纤和冷却剂。连接器29优选地被配置为通过手或机器人操纵器容易地配合和脱离配合(耦合、脱离耦合)。
为了防止当线缆14、17a、17b、17c与中央集线器10或远程设备12a、12b、12c脱离耦合时冷却剂泄漏，冷却剂线路28a、28b和连接器29优选地包括阀(未示出)，该阀自动地切断流入和流出线缆以及流入和流出设备或集线器的流动。在一个或多个实施例中，连接器29可以被配置为允许连接排序和反馈发生。例如，直到建立了经验证的密封冷却剂回路，才可进行电连接。线缆连接器29还可以包括线路是否被加压的视觉或触觉证据，从而减少用户安装或维护错误的可能性。
在一个或多个实施例中，包括位于中央集线器的控制器上和远程设备的处理器上的组件的分布式控制系统可以通过组合线缆14、17a、17b、17c中的光纤链路27通信。用于所有三个公用事业的控制系统在远程设备12a、12b、12c和中央集线器10之间交互，以确保每个远程设备接收其电力、数据和冷却的公平份额。例如，在中央集线器10和远程设备12a、12b、12c处的冷却回路传感器31b可以用在控制系统中以监测温度、压力、流量或前述的任何组合。伺服阀39或可变速泵19可以用于确保冷却剂流的速率匹配远程热负载的要求。来自电力传感器31a的监测信息(例如，电流、电压)或数据使用(例如，带宽、缓冲器/队列大小)也可以由控制系统用于管理远程设备12a、12b、12c处的冷却。控制系统还使用监测信息来分配电力和数据，如下面详细描述的。
可以在控制系统内使用机器学习来补偿冷却剂流速改变和远程设备的温度对该改变作出反应时之间的潜在的长响应时间。控制算法的输出可以用于调整泵19以将正确体积的冷却剂移到设备12a、12b、12c，并且还可以用于调整远程设备内的冷却剂阀设置，以控制远程设备12a、12b、12c之间的冷却剂的分离比，并且将冷却剂的不同部分引向每个设备内的不同内部散热器，以便在多个热负荷之间适当地平衡冷却剂的使用。
控制系统还可以包括一个或多个安全特征。在一个或多个实施例中，控制系统可用于监测电力、数据或冷却中的异常或紧急状况，并且通过调整电力、数据或冷却来响应于该状况而做出反应。例如，如果离开中央集线器10的冷却剂流与在远程设备12a、12b、12c处接收到的流或返回到集线器的流不紧密匹配，这可以指示系统中的泄漏，则控制系统可以立即停止冷却剂流并且开始净化循环。如果内部温度超过预定上限，则控制系统还可以关闭远程设备12a、12b、12c中的一个或多个，或者如果超过冷却剂回路中的压力限制，则控制系统可以打开安全阀。在这些问题变得严重之前，控制系统还可以使用其传感器31b和机器学习算法来预测性地检测冷却系统中的问题，例如由线缆14、17a、17b、17c中的扭结引起的压力上升、由散热器的腐蚀引起的热传递的减少、或泵19中即将发生的轴承故障。
由组合线缆14、17a、17b、17c提供的所有三种公用事业(电力、数据、冷却)可以与控制系统交互，以保持系统安全和有效。例如，位于中央集线器的电力分配模块20和远程设备12a、12b、12c的电源23中的电力传感器31a可以向控制系统提供输入，以用于修改冷却输送或电力分配。初始系统建模和表征可以用于提供预期电力、流量特性和热性能操作包络，其可以提供用于新设备的初始配置和用于设置系统警告和关闭限制的参考。该初始特征包络可以通过机器学习和其他技术随着时间启发式地被改进和微调。例如，如果系统检测到电力导体26中的附加电力流(例如，由于远程设备12a、12b、12c之一中的CPU(中央处理单元)中的突然负载增加)，则控制系统可以在预计散热器温度即将升高时，甚至在温度传感器31b记录它之前，主动增加冷却剂流量。各种传感器31a、31b、控制系统和致动器(例如，泵19和阀39)之间的这种互锁有助于提高整个系统的整体响应性和稳定性。
在一个或多个实施例中，中央集线器10可以利用控制算法，该控制算法知道远程设备12a、12b、12c中的每一个正在使用带宽和电力的比例，并且使用该数据来预测其能量和冷却需求。这可以用于确保冷却和电力能力对于每个远程设备的需要保持平衡，并且也在网络上被公平地分配。如前所述，可以采用机器学习技术来自动建立系统特性响应时间，从而随时间启发式地改进电力和冷却控制回路。
以下参考图4、图5和图6进一步描述了分离、监测和控制(管理、分配)电力、数据和冷却以及控制系统的附加细节。
如前所述，线缆14、17a、17b、17c可以包括电力导体、光纤和冷却剂管的各种配置。这些组件与一个或多个附加组件一起被包含在线缆的外部护套内，该附加组件可以用于将所选元件彼此隔离、管理元件之间的导热性、提供热路径、或提供保护和强度。冷却剂管可以具有各种横截面形状和布置，这可以产生更多空间和热效率高的线缆。可以调节供给和返回管壁材料的导热性以优化整个系统冷却。
线缆还可以被配置为防止通过供给-返回管-管传导、外部环境传导、冷却剂管-电力传导或者前述或其他条件的任何组合的热损失。例如，热绝缘材料可以位于冷却剂管之间以防止热损失。热绝缘材料也可以放置在冷却剂管和外部护套之间。在另一实施例中，一个或两个冷却剂管可以被设置有到外部的低热阻抗路径。也可以在电力导体和冷却剂管中的一个之间提供热路径，以使用回路的一些冷却电力来保持线缆中的电力导体冷却。
在一个或多个实施例中，为了减少流体摩擦效应，管内部可以用疏水涂层处理，并且冷却剂可以包括表面活性剂。此外，供给和返回冷却剂管可以由具有不同导电特性的材料构成，使得整个线缆组件可以被热调节以增强系统性能。应当理解，本文描述的电力导线、光纤、冷却剂管和绝缘区域、屏蔽件、涂层或层的配置、布置和数量仅是示例，并且在不脱离实施例的范围的情况下，可以使用其他配置或布置。
图3示出了可以用于实现本文描述的实施例的网络设备30(例如，图1中的中央集线器10、远程设备12)的示例。在一个实施例中，网络设备30是可以以硬件、软件或前述的任何组合实现的可编程机器。网络设备30包括一个或多个处理器32、控制系统33、存储器34、冷却组件(泵、阀、传感器)35和接口(电子、光学、流体)36。在一个或多个实施例中，网络设备30可以包括PoE+F+C(或PoE+F)光学模块38(例如，被配置用于从电源37接收电力和数据的光学模块)。
网络设备30可以包括任何数量的处理器32(例如，单处理器或多处理器计算设备或系统)，其可以与可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32可以从软件应用或模块接收指令，该指令使得处理器执行本文描述的一个或多个实施例的功能。处理器32还可以操作控制系统33的一个或多个组件。控制系统(控制器)33可以包括位于中央集线器10和远程设备12处并且通过组合线缆14、17(图1和图3)互连的组件(模块、代码、软件、逻辑)。冷却组件35可以包括在电力分配系统、数据网络或冷却回路内的任何数量的传感器(电力、数据或冷却(热、压力、流量))，以向控制系统33提供输入。控制系统33还可以接收来自电力传感器或数据监测设备的输入，如下所述。
存储器34可以是易失性存储器或非易失性存储器，其存储各种应用、操作系统、模块和数据以供处理器32执行和使用。例如，光学模块38的组件、用于冷却组件35的控制逻辑或控制系统33的其他部分(例如，代码、逻辑或固件等)可以存储在存储器34中。网络设备30可以包括任何数量的存储器组件。
逻辑可以被编码在一个或多个有形介质中以供处理器32执行。例如，处理器32可以执行存储在计算机可读介质(例如，存储器34)中的代码。计算机可读介质可以是例如电子(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))、磁性、光学(例如，CD、DVD)、电磁、半导体技术或任何其他合适的介质。在一个示例中，计算机可读介质包括非暂态计算机可读介质。逻辑可以用于执行下面参考图7和图8的流程图描述的一个或多个功能，或者其他功能，例如电力水平协商、安全子系统或热控制，如本文所描述的。网络设备30可以包括任何数量的处理器32。
接口36可以包括用于接收电力、数据和冷却或者向其他设备发送电力、数据和冷却的任何数量的接口(例如，电力、数据和流体连接器、线卡、端口、组合的电力、数据和冷却连接器)。网络接口可以被配置为使用各种不同的通信协议来发送或接收数据，并且可以包括用于通过耦合到网络或无线接口的物理链路来传送数据的机械、电子和信令电路。一个或多个接口36可以被配置用于PoE+F+C、POE+F、POE、POF(光纤供电)或类似的操作。
光学模块38可以包括用于电力检测、电力监测和控制、或电力启用/禁用的硬件或软件，如下所述。例如，光学模块38还可以包括一个或多个处理器或存储器组件或接口的，或用于从光纤连接器处的线缆接收电力和光学数据的接口，例如，用于将电力和信号数据输送到网络设备，或者将控制信号发送到电源。电源37可以向光学模块供电，并且光学模块(例如，PoE+F、PoE+F+C光学模块)38可以向网络设备30处的其余组件供电。
在一个实施例中，光学模块38包括被配置为提供或接收电力和数据的光学收发器(光学模块、光学设备、光学器件模块、收发器、硅光子光学收发器)，如在美国专利申请No.15/707,976(“通过光学系统的电力输送(Power Delivery Through OpticalSystem)”，于2017年9月28日提交)的中所描述的，其全部内容通过引用合并于此。收发器模块作为将光学信号双向转换为电信号的引擎来操作，或者通常作为到网络元件铜导线或光纤的接口来操作。在一个或多个实施例中，光学收发器可以是任何形状因数的可插拔收发器模块(例如，SFP(小型形状因数可插拔)、QSFP(四通道小型形状因数可插拔)、CFP(C形状因数可插拔)等)，并且可以支持例如高达400Gbps的数据速率。用于这些可插拔光学模块的主机包括中央集线器10或网络设备12(图1)上的线卡。主机可以包括可用于连接电信网络中的电信线路的印刷电路板(PCB)以及电子组件和电路。主机可以被配置为执行一个或多个操作并且接收被配置用于发送和接收信号的任何数量或类型的可插拔收发器模块。
光学收发器还可以被配置用于与UWB(超宽带)应用中使用的AOC(有源光缆)和形状因数一起操作，包括例如超HDMI(高清晰多媒体接口)、串行高带宽线缆(例如，雷电)以及其他形状因数。此外，应当注意，光学收发器可以被配置用于在点对多点或多点对点拓扑结构中进行操作。例如，QFSP可以突变为SFP+。一个或多个实施例可以被配置为允许负载转移。
应当理解，图3所示和上文所述的网络设备30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30还可以包括硬件、软件、算法、处理器、设备、组件或可用于促进本文描述的能力的元件的任何合适的组合。
图4、图5和图6分别示出了控制系统关于电力、数据和冷却的细节。如下所述，控制系统基于考虑到每个设备的电力、数据和冷却之间的交互以及共享公共线缆的远程设备之间的复杂的交互和潜在不稳定性的计算来监测和分配电力、数据和冷却。因此，即使下面单独示出和描述了用于电力、数据和冷却的控制系统之间的交互，但是应当理解，控制系统可以在做出用于电力、数据或冷却的分配决策时考虑电力和数据的使用以及设备处的热条件。
图4是示出根据一个实施例的中央集线器40和远程设备42处的电力监测和控制的框图。为了简化，在分离器43的下游仅示出了一个远程设备42，并且仅示出了电力和数据。应当理解，在组合线缆中，电力和数据与冷却一起输送，如上面参考图1和图2所描述的。在一个实施例中，分离器43包括一个或多个无源电力分离器(例如，使用诸如IDC(绝缘位移连接器)、接线盒或接线螺母)。中央集线器40包括与控制系统45通信的电力分布系统44。控制系统45经由数据网络接收来自远程设备42的输入(例如，经由光纤数据路径提供的控制信令)。如下所述，系统组件在受电设备42的上电期间提供与电源(电力分布系统)44的通信，并且还可以提供故障保护和检测。
远程网络设备42包括用于接收光学数据并且将其转换为电信号(或将电信号转换为光学数据)的光学/电学组件49以及包括电力检测模块46、电力监测和控制单元47和电力启用/禁用模块48的电力组件。电力组件46、47、48可以经由隔离组件(例如，绝缘材料或元件)与光学组件49隔离，该隔离组件将电源电路与光学组件电磁隔离以防止干扰光学器件的操作。
在一个或多个实施例中，电力分布系统44包括以交错模式设置的脉冲电力系统，其中每个能量分组41被引导到不同的远程设备，在N个分组之后重复。远程设备42中的每一个接收来自组合线缆的所有电力分组，但是仅根据需要从特定分组汲取能量并且与中央能量管理器(中央集线器40处的控制系统45)协商，并且对于所有其他分组将表现为合适的高阻抗负载。需要比其他远程设备更多能量的远程设备42在交错帧中具有分配给它们的更多功率时隙。随着远程设备的电力需求增加，其由流动的电力分组41不断地补充的本地能量储备(例如，其电源23中的保持电容器(图2))降到阈值水平以下，并且沿着数据通道向上发送请求更多功率时隙的消息(分组51)(图4)。如果本地能量储备太高，则发送请求更少功率时隙的消息。
在一个实施例中，系统与的SMPS(开关模式电源)集成在每个远程设备42中的第一级电力转换器/隔离器/预调节器。如果远程设备42需要更多或更少的能量，则它经由数据网络(电力消息51)通知中央集线器40，并且根据需要动态地定制交错模式。
电力检测模块46可以检测电力，激励光学组件49，并且向中央集线器40返回状态消息(光学通道上的分组56)。在一个实施例中，直到光学收发器和源已经确定设备被正确连接并且待供电的远程设备42准备好被供电，电力启用/禁用模块48才启用电力。在一个实施例中，远程设备42被配置为计算可用电力并且防止线缆系统在不应被供电时(例如，在冷却故障期间)被通电。电力检测模块46还可用于检测施加到远程设备42的电力的类型，确定PoE或脉冲电力是否为更有效的电力输送方法，并且然后使用所选电力输送模式。附加模式可以支持其他电力+数据标准(例如，USB(通用串行总线))。
电力监测和控制模块47连续监测电力输送，以确保系统可以支持所需的电力输送，并且没有超过安全限制(例如，电压、电流、接地故障电流、电弧闪光)。电力监测和控制模块47也可以监测光学信令，并且如果没有光学转换或与电源的通信，则禁用电力。温度、压力或流量传感器(下面参考图6描述)也可以提供输入到电力监测和控制模块47，使得如果远程设备42处的温度超过指定限制，或者如果冷却剂流量不足，则可以禁止电力。电力监测和控制模块47可以监测电力或从远程设备处的一个或多个传感器收集电力信息，并且将电力信息(例如，电流、电压)(分组56)发送到中央网络设备40处的控制系统45。如下所述，电力信息也可以由控制系统45使用，以确定远程设备42处的冷却需求。
图5是示出根据一个实施例的在与中央集线器50和多个远程通信设备52(远程设备1、远程设备2、远程设备N)通信的分离器53处分离光学数据的框图。为了简化，在图5中未示出组合线缆上的其他服务(电力、冷却)。光纤分离器53用于使得单个光纤57能够服务多个端点52。分离器53将业务向下游复制到远程设备52，并且在上游方向(从远程设备52到中央集线器50)上组合终端用户业务。对于光学数据通道，每个远程设备使用不同的上游和下游时隙(由分组54指示)，其中需要更多带宽的设备使用更多时隙，类似于PON(无源光学网络)的操作。替代实施例可以将一个或多个不同的光波长分配给每个远程设备52，这些光波长由分离器53分离和组合。
当特定设备52上的工作负荷改变时，其馈送上游数据通道的发送缓冲器(例如，在队列59处)和中央集线器50上的下游缓冲器将填充和变空。中央网络设备50中的中央控制器55监测所有远程设备52的缓冲器，并且网络通过将网络上更多或更少的时隙专用于每个远程设备52来分配更多或更少的带宽而快速调整。在一个实施例中，MAC(媒体访问控制)协议在远程设备52之间动态地分配下游带宽的部分，并且管理上游分组的定时，使得它们无干扰地交错。如图5所示，数据监测信息(队列大小、缓冲器状态、带宽)在组合线缆上的分组58中被发送到中央集线器50。带宽信息也可以由控制系统使用，以确定远程设备52处的能量和冷却需求，因为带宽使用可以是计算负荷的良好预测指示符，并且因此是每个远程设备52上的未来电力和冷却需求的良好预测指示符。
图6是示出根据一个实施例的将冷却剂从中央集线器60输送到远程设备62的冷却剂回路68的框图。在图6所示的简化示例中，仅示出了冷却剂线路(供给和返回)。如前所述，冷却剂供给和返回线路被包含在具有电力和数据线路的组合线缆中。分离器63在多个远程设备62之间分离冷却剂供给，并且组合来自远程设备的返回冷却剂(分离器63处的附加供给和返回线路由虚线指示)。
冷却剂回路68包括从中央集线器60通过分离器63和远程设备62并通过分离器63回到中央集线器的流体的连续流体回路。在该示例中，无源分配分离器63包括分别用于冷却剂供给和返回的两个流体歧管63a、63b。如上所述，分配分离器63分离冷却剂流并且将冷却剂流重新组合(例如，使用1：N和N：1流体分配歧管)。如果系统使用压缩空气作为冷却剂，在每个远程设备62处将其排出到大气中，则仅使用供给歧管63a。
冷却经由冷却(冷却剂)回路68中的冷却(冷却剂)管提供给设备62，该冷却(冷却剂)管通过热交换器(冷却抽头、散热器)69为受电设备提供冷却，并且将温暖(热)的冷却剂返回到中央集线器60。在中央集线器60处的热交换器67与在远程设备62处的一个或多个热交换器69形成冷却回路68。对于冷却流，在每个远程设备62的冷却剂输入处可以有一个或多个阀(例如，伺服阀)70。如下所述，控制系统可以调节冷却剂阀设置以调节一个或多个远程设备处的冷却剂流。
分配管道将冷却回路68中的冷却剂引导到网络设备62内的各种热控制元件，以有源地调节通过单独的流动路径的冷却。远程设备62还可以包括具有任何数量的输出以将冷却剂引导到一个或多个热交换器的任何数量的分配歧管(未示出)。如果歧管具有多个输出，则每个输出可以装备有阀70以调节各个流动路径(例如，调节冷却剂阀设置)。分配歧管可以包括任何数量的单独歧管(例如，供给和返回歧管)，以提供任何数量的冷却分支，该冷却分支被引导至远程设备62中的一个或多个组件。
热控制元件可以包括液体冷却散热器、热管或直接附接到最热组件(例如，CPU(中央处理单元)、GPU(图形处理单元)、电源、光学组件等)以直接移除它们的热量的其他设备。远程设备62还可以包括在设备的外壳的冷板或壁中的通道，用于冷却它们接触的任何东西。可以提供空气-液体热交换器以冷却密封箱内的空气，该热交换器可以由小的内部风扇来增强。一旦冷却剂通过这些元件并且移除设备的热量，它可以通过附加温度、压力或流量传感器，通过另一个歧管，并流出到冷却剂返回管。
远程设备62处的冷却剂回路68还可以包括一个或多个泵(未示出)用于帮助驱动冷却剂围绕冷却回路或回到中央集线器60或阀70，以控制冷却回路的一个或多个分支中的流动。泵和阀70可以由控制系统66控制，并且基于响应于远程设备62处的监测从中央集线器60接收到的控制逻辑(消息72)来操作。流量可以通过有源反馈回路来设置，该有源反馈回路感测临界热负载的温度(例如，高功率半导体的管芯温度)并且连续调节在用作其热交换器69的回路中的流量。
远程设备62内的冷却回路68可以包括任何数量的传感器71，用于在回路周围的关键点处(例如，在关键组件位置处进入和离开设备)监测总的和单独的分支温度、压力和流率。远程设备62可以包括例如温度传感器，用于监测关键半导体的管芯温度、关键组件(例如，光学模块、磁盘驱动器)的温度、冷却剂温度或设备的密封外壳内的空气温度。传感器71也可以用来检查远程设备62接收与由中央集线器60供给的大致相同量的冷却剂，以帮助检测线缆中的泄漏或堵塞，并且确认温度和压力在指定限制内。例如，如果远程设备的主CPU运行得过热，则可以通过数据通道来发送请求为设备62提供更多冷却剂流量的消息。如果远程设备62比所需的冷，则可以发送用于减少冷却剂流量的消息，以节约网络中使用的总冷却。控制系统可以调节冷却剂流量以维持设置点温度。该反馈系统确保总是存在正确的冷却剂流量。太多的冷却剂流量浪费能量，而太少的冷却剂流量可能导致远程设备62中的关键组件过热并且过早地失效。
如图6的示例所示，中央集线器60包括控制系统65，该控制系统65在远程设备62和中央集线器处接收来自传感器71、74的输入，并且可以向泵64提供输入以控制冷却回路68中的冷却剂的流动。控制系统65还经由光纤上的数据网络(冷却数据73)接收来自位于远程设备62处的监测器和控制系统66的输入。如前所述，在远程设备62处的电力和数据使用(如图4和图5中所示的元件所感测和监测的)也可以由控制系统65用于将冷却分配给远程设备。所有远程设备62上的冷却剂阀70的设置由中央集线器60协调和控制，使得到每个远程设备的压力和流量被仔细地调节和平衡，使得每个远程设备接收线缆的总冷却容量的足够份额，以将其内部组件保持在安全温度。例如，冷却剂阀70可以完全打开、部分关闭或在各种流量设置下进行调节以改变每个设备处的冷却剂流两。一旦每个设备上的冷却负载改变，就可以调节每个远程设备62处的阀70。回路68的总冷却功率可以通过公共泵64的速度来调节，该公共泵循环冷却剂以供所有远程设备62使用。
应当理解，图4、图5和图6中示出和本文描述的网络设备和控制系统仅是示例，并且在不脱离实施例的范围的情况下，网络设备和控制系统可以包括不同的组件或组件的布置。例如，冷却系统可以包括任何数量的泵、歧管、阀、散热器、热交换器或传感器，其位于冷却剂回路内的各个位置或被布置为冷却设备的各个元件或部分。此外，网络设备可以包括任何数量的电力传感器或控制模块，其可用于与中央集线器处的控制系统通信，以优化网络设备处的电力输送和冷却。网络设备还可以包括用于存储数据的任何数量的队列或缓冲器，以及可用于监测缓冲器或队列大小以识别带宽需求的监测系统。
如以上参考图4、图5和图6所述，中央集线器的控制处理器(控制系统45、55、65)在用于所有远程设备的数据、电力和冷却的协调中扮演重要角色。中央集线器周期性地(例如，每秒至少数十次或以任何其他合适的间隔)接收与由组合分配线缆服务的所有N个远程设备相关联的多个传感器读数。这些读数可以包括例如在集线器和远程设备两者处针对电力的电流和电压测量、数据通道的发送和接收队列大小、以及冷却剂分配管两端处的温度、压力和流量读数。控制器执行详细的控制回路计算，以确定系统中的各种控制致动器(泵、阀、电力控制设备(时隙分配)、带宽控制器(带宽分配))的设置点(设置)。如前所述，这些计算可以通过使用人工智能或机器学习技术来辅助。计算还考虑了用于每个远程设备的数据、电力和冷却之间的许多交互，以及共享回路的设备之间的复杂交互和潜在不稳定性。计算的结果启动分配系统中的控制设备，该控制设备可用于重新计算用于电力分组41的交错模式(图4)、重新计算无源光学网络时隙分配54(图5)或修改用于一个或多个远程设备的的冷却剂泵64和阀70设置(图6)。数据通道在传感器、中央控制算法和致动器之间创建闭环通信路径。
图7是示出根据一个实施例的用于在通信网络中分离组合的电力、数据和冷却的输送的过程的概述的流程图。在步骤76，中央网络设备10在组合线缆14上将电力、数据和冷却输送到分离器设备13，以便通过组合线缆17(图1和图7)将电力、数据和冷却分离并且发送到多个远程通信设备12。中央网络设备10在线缆14上从远程通信设备12接收监测信息(步骤77)。中央网络设备10处理监测信息并且将电力、数据和冷却分配给远程通信设备10中的每一个(步骤78)。如前所述，监测信息包括在远程设备12处收集的数据，并且可以包括例如用于电力的电压和电流、用于数据的带宽或队列大小、以及用于冷却的温度、压力和流量。
图8是示出根据一个实施例的用于在通信设备处修改通过分离器接收的电力、数据和冷却的设置的过程的概况的流程图。在步骤80，通信设备12在组合线缆17上从分离器13接收电力、数据和冷却(图1和图8)。通信设备12监测电力、数据和冷却并且发送信息到中央网络设备10(步骤82)。响应于来自中央网络设备的将电力、数据和冷却分配给通信设备的控制系统消息，修改电力、数据和冷却设置中的至少一个(步骤84)。控制系统消息可以用于动态地修改中央集线器10、远程通信设备12或中央集线器和远程通信设备中的一个或多个两者处的设置。设置包括例如冷却阀设置、电力交错模式或改变带宽分配的时隙。
应当理解，图7和图8中所示的过程仅是示例，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。
尽管根据所示实施例描述了方法和装置，但是本领域普通技术人员将容易认识到，在不脱离实施例的范围的情况下，可以对实施例进行改变。因此，以上描述中所包含和附图中所示的所有内容都应当被解释为说明性的而非限制性含义。

Claims (25)

1.一种方法，包括：
在线缆上将电力、数据和冷却从中央网络设备输送到分离器设备，所述分离器设备用于将所述功率、数据和冷却分离并且通过多条线缆发送到多个远程通信设备，所述线缆中的每一条线缆承载所述电力、数据和冷却；
在所述线缆上在所述中央网络设备处接收来自所述多个远程通信设备的监测信息：以及
处理所述监测信息，并且基于所述监测信息将所述功率、数据和冷却分配给所述多个远程通信设备中的每一个远程通信设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述监测信息包括电力数据和热数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述监测信息包括以下项中的至少一项：用于电力的电流和电压、用于数据的队列大小以及用于冷却的温度、压力或流量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，分配所述电力、数据和冷却包括对电力、数据和冷却中的至少一个到所述多个远程通信设备之一的输送进行调整。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，分配所述电力、数据和冷却包括基于所述多个远程通信设备处的电力测量来重新计算用于电力分组的交错模式。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，分配所述电力、数据和冷却包括基于所述多个远程通信设备处的队列大小来调整用于数据的时隙分配。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，分配所述电力、数据和冷却的输送包括基于所述多个远程通信设备处的冷却监测来修改冷却阀设置或泵设置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述监测信息包括所述中央网络设备和所述多个远程通信设备处的电力和流体信息，并且其中，分配所述电力、数据和冷却包括基于所述电力和流体信息来调整冷却的输送。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，分配所述电力、数据和冷却包括将消息从所述中央网络设备发送到所述多个远程通信设备之一处的控制器以调整控制致动器处的设置，从而调整电力、数据或冷却使用。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，分配所述电力、数据和冷却包括在所述中央网络设备的控制系统处平衡所述多个远程通信设备的需求。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，还包括将所述电力、数据和冷却从所述中央网络设备输送到多个分离器设备，所述分离器设备中的每一个分离器设备与所述远程通信设备的集群通信。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，分配所述电力、数据和冷却包括使用所述监测信息基于机器学习进行分配。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，所述分离器设备包括无源分离器设备。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，还包括识别电力、数据或冷却中的异常状况，并且响应于所识别的异常状况来调整所述电力、数据或冷却。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，接收所述监测信息包括在所述线缆上输送数据的双向光纤上接收所述监测信息。
16.一种方法，包括：
在通信设备处接收来自分离器设备的电力、数据和冷却，所述分离器设备在组合线缆上接收来自中央网络设备的所述电力、数据和冷却，并且在多个通信设备之间分离所述电力、数据和冷却；
在所述通信设备处监测所述电力、数据和冷却；
通过所述分离器设备并且在所述组合线缆上向所述中央网络设备发送监测信息；以及
响应于来自所述中央网络设备的将所述功率、数据和冷却分配给所述通信设备的控制系统消息，修改电力、数据和冷却设置中的至少一个。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述监测信息包括用于电力的电流和电压，用于冷却的温度、压力和流量，以及用于数据的队列大小，所述监测信息是通过所述组合线缆中的双向光纤发送的。
18.一种系统，包括：
中央网络设备，包括用于连接到线缆的连接器，所述线缆将电力、数据和冷却输送到分离器设备，所述分离器设备用于将所述功率、数据和冷却分离以通过多条线缆输送到多个远程通信设备，所述线缆中的每一个承载所述电力、数据和冷却；
所述多个远程通信设备，包括用于监测所述电力、数据和冷却的传感器；以及
控制系统，用于接收所述多个远程通信设备的电力、数据和冷却信息，并且将所述电力、数据和冷却分配给所述多个远程通信设备。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述分离器设备包括无源分离器设备。
20.根据权利要求18或19所述的系统，其中，将所述电力、数据和冷却分配给所述多个远程通信设备包括修改所述线缆上的电力分组的交错模式，修改所述线缆上的数据的时隙分配，以及修改所述多个远程通信设备中的一个或多个的冷却剂阀设置。
21.一种设备，包括：
输送装置，用于在线缆上将电力、数据和冷却从中央网络设备输送到分离器设备，所述分离器设备用于将所述电力、数据和冷却分离并且通过多条线缆发送到多个远程通信设备，所述线缆中的每一条线缆承载所述电力、数据和冷却；
接收装置，用于在所述线缆上在所述中央网络设备处接收来自所述多个远程通信设备的监测信息；以及
处理装置，用于处理所述监测信息，并且基于所述监测信息将所述电力、数据和冷却分配给所述多个远程通信设备中的每一个远程通信设备。
22.根据权利要求21所述的设备，还包括用于实现根据权利要求2至15中任一项所述的方法的装置。
23.一种设备，包括：
接收装置，用于在通信设备处接收来自分离器设备的电力、数据和冷却，所述分离器设备在组合线缆上接收来自中央网络设备的所述电力、数据和冷却并且在多个通信设备之间分离所述电力、数据和冷却；
监测装置，用于在所述通信设备处监测所述电力、数据和冷却；
发送装置，用于通过所述分离器设备并且在所述组合线缆上向所述中央网络设备发送监测信息；以及
修改装置，用于响应于来自所述中央网络设备的将所述电力、数据和冷却分配给所述通信设备的控制系统消息，修改电力、数据和冷却设置中的至少一个。
24.根据权利要求23所述的设备，还包括用于实现根据权利要求17所述的方法的装置。
25.一种包括指令的计算机程序、计算机程序产品或计算机可读介质，所述指令在由计算机执行时，使得所述计算机执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法的步骤。
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