CN115088143A - 用于LAN电缆导体的诊断和监测的IoT面板 - Google Patents

Abstract

一种LAN电缆导体验证系统包括与以太网电缆的双绞线导线的一部分排成行的可控继电器。通过使一些以太网电缆双绞线暂时开路，可以检测到有源网络部件的传输速度下降。这允许在电缆导体网络系统内的给定物理位置处验证有源部件的MAC地址。

Description

用于LAN电缆导体的诊断和监测的IoT面板

相关申请的交叉引用

本申请要求在2019年12月5日提交的美国临时专利申请62/944,155的优先权，并通过引用以其整体并入了该美国临时专利申请。

背景

发明领域

本发明涉及电信诊断和监测设备，且更具体地，涉及用于测量和检测局域网(LAN)电缆导体的装置和方法。

相关技术的描述

对于企业或其他组织来说，在它们的建筑物中或物业上安装有线网络以提供互联网访问并且链接它们的无线节点、计算机(有时甚至是它们的打印机)是很常见的。网络——例如LAN(局域网)——可能牵涉配线室中的单个服务器或服务器机架中的多个服务器单元。服务器通常有多条信号电缆，从该服务器延伸并在整个场所内布线。从历史上看，网络布线安装人员遵循的是安装惯例，即他们将大量电缆捆绑在一起，以便于在天花板上方(正压室(plenum)中)安装电缆。

在以太网供电(PoE)应用出现之前，每束电缆的数量不是问题。网络电缆主要用于传输不需要大量电流的数据。这随着PoE应用的出现和使用网络电缆为连网设备供电的愿望而改变。对于4线对(pair)以太网供电(4PPoE)应用来说，这是特别值得关注的问题。因为给电缆供电提高了电缆的温度，所以每束电缆的数量成了一个问题。高的电缆温度降低了布线系统的电气性能。如果长时间持续，电缆的完整性可能会受到不可逆转的影响。此外，当网络出现问题时，除了抱怨系统在特定区域出现故障之外，技术人员很难在没有某种数据的情况下找到解决方案。

原始的IEEE 802.3af-2003PoE标准在每个端口上提供高达15.4W的DC功率(最小44V DC和350mA)。因为一些功率在电缆中耗散，只有12.95W被保证在供电设备上可用。PoE+设备可以提供每端口最多30瓦的功率，而PoE设备可以提供每端口最多15.4瓦的功率。然而，沿着电缆的长度总是损失一些功率，并且电缆铺设越长，损失的功率越多。与这些标准相关的电流量在某些情况下会导致PoE电缆发热。

概述

本发明人认识到用于PoE网络的常规诊断系统的某些局限性。本文公开的实施例通过提供用于测量和监测LAN电缆导体的系统和方法来解决上述需求。

各种实施例涉及电缆导体监测系统，该电缆导体监测系统包括具有多个IoT输入端口的IoT设备(物联网设备)。IoT设备可以体现为IoT面板或IoT插座。IoT输入端口中的每一个连接到网络交换机输出端口。IoT面板包括对应数量的IoT输出端口，每个IoT输出端口连接到网络交换机的电缆导体。IoT面板被配置成获得来自每个网络交换机输出端口的每个信号的电流测量结果。体现为IoT插座的IoT设备也从网络端口连接到电缆导体。

各种实施例包括分布在沿着连接到IoT面板或IoT插座的电缆导体的不同点处的多个温度传感器。温度传感器被配置成获得在电缆导体或安装电缆导体的周围环境的局部温度读数。如果给定网络交换机输出端口的温度读数或电流读数超过预定义的限度，则IoT面板被配置成阻止来自网络交换机的某些端口开启请求(port turn up requests)以增加所选电缆导体的PoE功率水平，或者在某些情况下，降低所选电缆导体上的PoE电流水平。被选择为受电流限制约束的电缆导体可以基于电缆导体的预定优先级。

各种实施例还包括经由电缆导体连接到传统插线面板或网络交换机的多个IoT插座。IoT插座可被配置成获得在与该IoT插座端接或连接到该IoT插座的每个电缆导体上的电流测量结果。IoT插座可以阻止来自网络交换机的对应端口开启请求以提高其PoE功率水平。该系统包括连接到IoT面板、IoT插座和温度传感器的网关。网关提供对系统的各种部件的互联网访问。

附图简述

被并入并形成说明书的一部分的附图示出了本发明的各种实施例。以下附图用于与一般描述一起解释本发明的原理。

图1是根据各种实施例的系统部件的框图。

图2描绘了根据各种实施例的系统部件在电缆网络系统中的典型互连。

图3是根据各种实施例的物联网(IoT)面板的框图。

图4A至图4B描绘了根据本文公开的各种实施例的用于建立系统和实践方法的步骤的流程图。

图5描绘了具有适用于实现本文公开的各种实施例的部件的计算机系统。

图6描绘了用于以太网供电应用的电力传输方案。

图7描绘了针对不同类型电源设备的可允许的电源极性。

图8-图9描绘了根据本文公开的各种实施例的DC电流不平衡检测系统。

图10A描绘了根据本文公开的各种实施例的电信系统的布线基础结构/物理层和数据链路/网络层。

图10B描述了图10A的电信系统，并对配置进行了更改。

图11A-图11E描绘了电信系统中从网络交换机通过以太网电缆到连接到电信系统的设备的典型信号路径上实现的本文公开的实施例。

图11F描绘了适合与本文公开的各种实施例一起使用的继电器开关。

详细描述

图1是例如LAN电缆监测系统的电缆网络系统的实施例100的框图。该系统通常以使用不同数量的四种不同部件类别的零部件来实现。这四类部件包括IoT面板101、IoT插座103、网关105和温度测量系统107。各种部件设备可以被配置成独立工作或者彼此结合操作。该系统通常具有连接到诸如计算机、打印机、扫描仪、电话等的多个有源部件设备。

IoT面板101通常排成行地插入从网络交换机出来的信号线。IoT面板101接收来自网络交换机的通信信号，监测或测量该信号，且然后将信号向下传递到它们相应的网络线路。例如，IoT面板101被配置成获得通过它的信号的电流测量结果。以下将结合图3进一步详细描述IoT面板101。

IoT插座103可以体现为电信插座，例如以太网墙板RJ45插座。IoT插座103被配置成包括这样的电路：该电路能够测量通过连接到插座103的端口的一个或更多个电缆导体和/或接插线导体(patch cord conductors)的电流。网关105包括这样的软件和/或硬件：该软件和/或硬件将IoT面板101和/或IoT插座103接合到其他软件系统(例如包括互联网、数据存储系统、网络管理系统(NMS)、建筑能源管理系统等)。网关105的各种实施例具有存储所测量的电流读数、所测量的温度读数、其他所测量的读数以及输入的数据和/或参数的能力。网关105的实施例被配置成使用来自IoT面板101、IoT插座103或其他来源的数据来执行分析，并且通过有线通信网络和/或无线通信网络将该信息传递给其他软件系统，以用于决策分析。

在各种实施例中，温度测量系统107包括多个温度传感器，这些温度传感器被配置成在沿着电缆路径的多个点处获得局部温度读数。温度测量系统107的各种实施例还可以被配置成通过有线通信网络和/或无线通信网络向IoT面板101、IoT插座103和/或网关105提供数据。在各种实施例中，温度测量系统107还包括IoT插座103内的温度传感器。

图2描绘了根据各种实施例的系统部件的典型互连。网络交换机241通常安装在建立了LAN系统的建筑物的配线室中。本文公开的LAN电缆监测系统的各种实施例包括网关205、温度传感器207和可以以IoT面板201(有时称为智能插线面板)或IoT插座203的形式体现的IoT设备。在一些实施例中，网关205和IoT面板201或IoT插座203可以通过有线网络连接和/或无线网络连接通信地耦合，以使它们能够彼此通信。例如，这些部件可以通过直接连接来彼此通信，可以经由互联网299通信，或者可以通过连接到电缆导体231或者连接到LAN上的无线节点233来通信。

用作IoT设备的IoT面板201通常排成行地插入从网络交换机241出来的信号线。这可以使用跨接电缆(jumper cables)241(例如，以太网跨接电缆)来完成。IoT面板201接收从网络交换机241发送的所有信号，监测或测量通过信号线(或通过未使用的专用于电力传输的线路)发送的电流，且然后将信号(和电流)向下传递到它们相应的网络线路。除了IoT面板201测量每个电缆导体231上的电流之外，温度传感器207还测量网络中安装了温度传感器207的各个点处的局部温度。本文使用的术语“局部温度”是指特定点的温度，即传感器位置的温度。温度传感器207通常直接安装在电缆上，以便提供电缆最精确的局部温度读数。在某些情况下，由于邻近约束(proximity constraints)，将温度传感器207直接安装在电缆上是不可能的。在这种情况下，温度传感器207可以安装在附近的电缆束堆藏棚(cablebundle hangar)、支架或其他电缆安装硬件上，或者安装在墙壁、天花板或建筑物的其他部分上。

沿着电缆导体的不同点处的温度可能有相当大的变化。局部温度指示在特定温度传感器207处的读数。来自这些测量的数据允许系统计算电缆束的温度。如果电缆束中的温度接近或超过预定限度，则IoT面板201或IoT插座203可被配置成“阻止”对于打开(允许电力通过)与该电缆束相关联的新端口的进一步请求。如果电缆束温度超过第二较高的预定限度，则IoT面板201或IoT插座203可被配置成减少通过电缆束的电流。

数据电缆通常具有最高电缆额定温度。如果电缆束中的电缆长时间以其最高额定温度或接近其最高额定温度运行，则电缆的电气性能和机械性能将受到负面影响，并且数据信号将衰减。对于成束的电缆，最靠近电缆束中间的电缆的温度问题可能会加剧。沿着成束电缆线路上的不同节段可能会经历不同的环境温度，这可能会影响电缆所能提供的电量以及通过电缆发送的数据的衰减。根据TIA TSB-184，假设最大环境温度为45℃，同时电缆最大额定值为60℃，因此，由于dc供电，电缆束内任何电缆的最大温升为15℃。

表1-用于在环境温度为45℃时15℃温升的最大电缆束尺寸。

在关于POE的IEEE 802.3bt的最新草案中，3类和4类电源设备(PSE)和受电设备(PD)将允许从600到960mA的电流沿着电缆中的每对导体发送。如果PD开始汲取600至960mA的电流，且正压空间(plenum space)的环境温度高于45℃，则如上表中规定地应减少每束电缆数量，以避免超过温度阈值。为解决上述问题，2017年国家电气规范(NEC)已进行了修订。规范执行官员将会需要确保新构造符合修订版，并且不会出现过热的情况。与此同时，根据以前的指南安装的一些现有设备可能会由于电缆温度过高而经历退化或故障。

通常通过场所中提供的AC电力系统为网关205的电源。在网关205以模块形式实现的一些实施例中，电源可以是PoE。网络设备机架中的至少一个IoT面板201的电源通常是AC或PoE。网络设备机架中的剩余IoT面板201(如果有的话)可以经由到AC的总线连接供电或者由该机架中的PoE供电的插线面板供电。在至少一些实施例中，IoT(插线)面板201在通过总线的电力丢失的情况下具有备用电池(battery backup)(例如，电池通过涓流充电(trickle charging))。电池备用电源被设计成即使面板断电也能确保阻止功能的运行。

安装者可以采用遵循电缆安装设计者的指南或竣工记录的端口到束的映射来对IoT面板201进行编程。这种编程可以采用通过有线网络连接或无线网络连接的智能电话应用或其他软件用户界面来执行。在IoT面板201和/或IoT插座203与网关205之间的通信(如果实现的话)可以是有线的或无线的。在网关205和网络交换机241之间的通信可以是有线的(例如，经由导体电缆231)或无线的(经由无线节点233)。在网关205和网络交换机241之间的通信可以使用交换机管理软件来控制。

阻止功能通常被设置为是自动的，而不需要人工干预。网关205通常会被配置成通知网络交换机241：由于潜在的过电流或过热情况，端口开启被IoT面板201或IoT插座203阻止。在大多数情况下，阻止被设置为保持起作用，直到电流数值和温度数值在允许的限度内。一旦电流数值和温度数值在允许的限度内，插线面板端口可以机械或电子方式复位。

可以通过网关205和/或通过使用耦合到IoT面板201或IoT插座203的智能电话应用或其他软件用户界面来设置指定LAN电缆监测系统的控制的控制参数。控制参数包括第一预定温度限度，如果超过该温度限度，则将导致PoE开启请求被拒绝。指定第二较高的预定温度限度的参数将导致某些PoE电流水平降低。超过(或满足)第一温度限度或第二温度限度可能会影响除检测到温度的线路以外的信号线上的PoE电流水平。

图3是与图1的IoT面板101相对应的IoT面板301的框图。作为IoT设备的IoT面板301排成行地插入来自网络交换机(诸如图2的网络交换机241)的信号线上。IoT面板301被配置成使来自网络交换机的数据信号和电流通过。IoT面板301获得关于该信号的电流测量读数。IoT面板301包括输入插线面板311，输入插线面板311具有被配置成从网络交换机接收信号的多个IoT输入端口。IoT面板301还包括输出插线面板313，输出插线面板313具有与IoT输入端口相对应的IoT输出端口。虽然图3中的框图描绘了在IoT面板301的相对的侧上的输入插线面板311和输出插线面板313，但是实际上，IoT输入端口和IoT输出端口可以被配置在相同的插线面板上或者在IoT面板301上彼此靠近地定位的两个插线面板上。

IoT面板301的IoT输入端口经由电缆导体和/或接插线导体连接到网络交换机端口。常规的网络交换机通常有12个端口或24个端口。IoT面板301的各种实施方式可以配置有任意数量的端口，但是通常具有12或24个输入端口和输出端口，以便对应于常规的网络交换机。可替代地，IoT面板301的一些实施例配置有六个输入/输出端口对(或四个输入/输出端口对、三个输入/输出端口对等)，从而允许两个或更多个IoT面板301被组合在一起并用于给定的常规网络交换机(例如，具有12或24个端口的网络交换机)。

IoT面板301配置有电流测量单元319，该电流测量单元319能够对通过它的信号进行电流测量。IoT面板301的各种实施例配置有控制器315，以控制电流测量。IoT面板301可以被实现为连续测量通过它的信号的电流。IoT面板301还可以被配置成进行周期性电流测量，或者被编程为以预定义时间间隔或者在一天中的某些时间，例如在预期高流量的时间(或者在预期低流量或无流量的时间)，获得电流测量结果。IoT面板301的电流测量电路被设计成使得对信号本身的影响尽可能最小，从而不会降低信号质量或者不可能引入误差或噪声。IoT面板301的一些实施例配置有参数测量硬件321以获得其他参数测量结果，包括例如电压测量结果、功率测量结果、温度测量结果、定时测量结果或本领域普通技术人员已知的用于计量网络交换机性能的其他此类参数。

在各种实施例中，IoT面板301被实现为具有存储所测量的电流读数或其他测量读数和输入数据的能力。IoT面板301可以配置有存储器317，存储器317用于存储电流读数或其他数据。基于所存储的信息，IoT面板301可以执行分析，并使用分析的结果来做出决定并改变面板连接器端口的状态(开/关)。可以在控制器315内或在控制器315的控制下或者在连接到IoT面板301的微处理器或控制器(例如，连接到IoT面板301的智能电话)内或在连接到IoT面板301的微处理器或控制器的控制下执行分析。控制器301和存储器317可以使用多种不同类型的微处理器和/或存储介质(包括例如下面针对图5中所描绘的通用计算机描述的微处理器和存储介质)来实现。

在一些实施例中，IoT面板301包括电源323，以向IoT面板301的其他部件供电。电源323还可以被配置成向同一机架或仪器舱内的、或以其他方式定位于附近的其他IoT面板供电。因此，并非所有IoT面板都需要包括电源——也就是说，IoT面板可以共享公共电源323。

在各种实施例中，IoT面板301被设计成接收控制信号并通过有线通信网络和/或无线通信网络提供对存储在其中的信息的访问。IoT面板301可以经由有线总线或无线地连接到其他IoT面板。实际上，IoT面板301的功能可以在插线面板或网络交换机本身、以太网交换机端口或模块、或配线室内的另一个组件或模块内全部或部分地实现。为了便于数据信号和控制信号的通信，IoT面板301可以配置有通信接口325。

该系统可以包括多个IoT插座，诸如图2中描绘的IoT插座203，其对应于图1的IoT插座103。IoT插座203用作IoT设备，并且可以被设计成具有类似于上述IoT面板301的能力。IoT插座203可以体现为这样的电信插座：该电信插座被配置成包括能够测量通过其端口的电流的电路。IoT插座203还具有存储所测量的电流读数、所测量的温度读数或其他所测量的读数和输入数据的能力。基于所存储的信息，IoT插座203的一些实施例可以被配置成执行分析，并使用分析的结果来做出决定并且改变其插座端口的状态(开/关)，并对一个或更多个电缆连接器施加PoE电流约束。

IoT插座203的一些实施方式可以被供电，并通过有线通信网络和/或无线通信网络提供对存储在其中的信息的访问。IoT插座电源可以来自建筑物电气系统(例如，有线连接到AC线路)，或者可以是在IoT插座203内所包含的电池。出于本公开的目的，IoT插座电流测量是除了IoT面板的电流测量之外由系统执行的任何电流测量——例如，在配线室之外执行的任何电流测量。

图4A描绘了根据本文公开的各种实施例的用于建立LAN电缆监测系统的方法步骤的流程图。该方法从框401开始，并根据要安装的是IoT面板还是IoT插座而前进到403或407。为了配置IoT面板——例如，图2中描绘的IoT面板201——该方法前进到框403。可通过将IoT面板物理附接到机架来安装IoT面板，该机架容纳IoT面板将要耦合到的网络交换机。如果没有机架，或者现有机架上没有空间，则IoT面板可以定位成邻近网络交换机，以便允许将网络交换机电缆布线到IoT面板。IoT面板排成行地安装从网络交换机出来的信号线。一旦IoT面板安装到位并且网络交换机电缆附接到其上，该方法前进到框405。控制参数可以被编程到IoT面板内，以指定用于系统警告的通信选项、设置温度限度、指定电流限度、设置软件选项以及提供针对控制和运行LAN电缆监测系统的其他指示和编程。回到框401中，如果待安装的是一个或更多个IoT插座，则该方法前进到框407而不是框403。IoT插座通常安装在与LAN的常规RJ45插座插孔相同的位置。一旦安装了IoT插座，该方法前进到409，以类似于上述配置IoT面板的方式配置IoT插孔。一旦控制参数已经被输入到IoT面板或者IoT插孔中，该方法前进到框411。

在框411中，安装热传感器。通常，热传感器沿着电缆导线安装。但是它们可以被安装在被认为是指示温度相关问题的任何点处。例如，热传感器可以被安装在网络交换机盒的外部、安装在文件堆藏棚(file hangars)或电缆束的支架硬件上，或者甚至安装在空调管道内(以提供空调故障的早期警告)。一旦热传感器的安装完成，该方法前进到框413，以连接网关。

网关——例如，图2的网关205——提供对系统的各种部件的互联网访问。网关通常配备有软件和/或硬件，该软件和/或硬件将IoT面板和/或IoT插座通信地耦合到其他软件系统，包括例如互联网、数据存储系统、网络管理系统(NMS)、建筑能源管理系统等。在完成框413中的网关的连接后，该方法前进到框415，以设置控制参数，并对系统编程以完成期望的操作。

可以使用智能电话应用或其他用户界面将控制参数直接输入到上述IoT面板或IoT插座内，或者可以经由网关输入。控制参数有助于定义系统的运行方式。它们包括用于系统警告的通信选项、各种传感器的预定温度限度、IoT面板和IoT插座的预定电流限度、软件选项、系统的存储器和存储装置设置以及定时设置。定时参数包括指定获得电流测量结果和温度测量结果的频率。电缆导体的优先级也存储在控制参数中。例如，如果检测到电缆束已经超过了其热限度(或电流限度)，则PoE电流约束不一定会施加到电缆束中的最大电流使用电缆。某个电缆导体——比如说，向无线节点供电的电缆——可能比另一个电缆导体——比如说，地下室里的很少使用的VOIP电话——承载更多的电流。然而，如果无线节点电缆具有更高的优先级，它将保持打开和不受约束，而到达VOIP电话的电缆导体具有施加于其上的PoE电流约束。控制参数还指定哪些数据(例如，电流数据和/或温度数据)将被存储在存储器中以供以后访问，以及哪些数据将被用于执行针对框功能的计算。控制参数还可以包括访问标识以及验证，指示谁可以访问系统，并指定他们可以访问、改变或控制系统的哪些部分。控制参数还可以包括用于控制和运行LAN电缆监测系统的任何其他指示和编程。一旦在框415中设置了控制参数，该方法前进到框417并结束。

图4B描绘了用于实践根据本文公开的各种实施例的方法的步骤的流程图。该方法从框451开始，并前进到框453以获得温度读数。温度读数的定时是由系统控制的，这可能是因为不是所有的传感器都在同一时间或每天以相同的频率被读取。例如，穿过阁楼铺设的电缆导体上的传感器可能在白天容易变热，但在晚上会冷却到室内温度以下。这种传感器可以被控制为在白天以一个速率轮询温度数据(例如，每10分钟一次)，并且在晚上具有另一个较慢的轮询速率(例如，每30分钟一次)。温度(或下面描述的电流)的轮询或采样速率可以基于读数是否接近所允许的限度。随着温度读数越来越接近参数限度，轮询速率可以自动加快，以避免在两次测量之间超过限度。

一旦在框453中获得温度传感器读数，该方法就前进到框457，以确定温度是否在允许范围内。如果温度超过预定的温度参数限度，则该方法沿着“否”路径前进到框465，以确定补救措施。根据超出的阈值，补救措施可以是拒绝违规线束中的一个或更多个电缆导体的端口开启请求，或者减少电缆的PoE电流量。电缆导体优先级是在框465中做出的另一个确定。系统参数设置可以使得优先级最低的导体电缆首先受到约束，甚至先于可能承载更多电流的导体电缆，条件是承载更多电流的导体电缆具有较高优先级评定。参数设置可能涉及拒绝一些电缆的端口开启请求，以及降低其他电缆的PoE电流水平。一旦在框465中确定并实施了补救措施，该方法就前进到框467。

回到框457中，如果温度读数在可接受的水平内，则该方法沿着“是”路径前进到框459。在框459中，IoT面板或IoT插座受到控制以获得一个或更多个电缆导体上的电流读数。一旦获得电流读数，该方法前进到框461，以确定电流是否在可接受的水平内。如果电流超过预定义限度，则该方法从框461沿着“否”路径前进到框467。在框467中，确定是否将发出警告，如果是，则确定将警告发送给谁。(以上结合图4A的框413描述的)系统参数确定谁将接收各种系统警告。系统参数可以被设置为向一个或更多个系统管理员、技术人员或经理发送系统警告。系统参数也可以被设置为向设备本身发送警告。例如，有可能用户计算机附近的VOIP电话的电缆导体铺设穿过过热的线束。可以向用户的计算机发送警告，通知用户VOIP电话将在给定的时间范围内(例如在10分钟内)关闭。发送诸如这样的警告可以给用户响应的机会，例如，通过点击警告内的链接，并指示在给定的时间段内需要关闭VOIP电话。如果在框467中确定要发送警告，则该方法沿着“是”路径前进到框469以发送警告，然后前进到框471。然而，如果没有警告待发送，则该方法沿着“否”路径前进到框471。

在框471中，确定是否要施加PoE电流约束。电流限度可以采用拒绝给定电缆组的任何后续端口开启请求的形式，或者可以是降低一个或更多个电缆导体的现有允许电流水平的更严格的电流限度。可以基于输入的电缆导体的优先级、当前使用情况、一天中的时间、对可能已经发送的任何警告的响应或那些本领域普通技术人员已知的其他因素来确定受影响的电缆导体。如果基于各种因素和控制参数设置，在框471中确定要施加PoE电流约束，则该方法沿着“是”路径前进到框473。在框473中，对指示的电缆导体施加适当的约束。该方法从框473前进到框463。

在框463中，确定是否将继续监测和电流读取和/或温度读取。这可能是系统管理员关闭系统以实施软件升级或更换硬件模块的情况。在这种情况下，该方法沿着“否”路径前进到框475，以停止所有监测和参数读取。然而，如果在框463中确定监测将继续，则该方法沿着“是”路径返回到框453，用于进一步轮询温度测量和/或电流测量。

内部存储器513可以包括一个或更多个随机存取存储器(RAM)设备，诸如同步动态随机存取存储器(SDRAM)、双倍数据速率(DDR)存储器或其他易失性随机存取存储器。内部存储器513还可以包括非易失性存储器，诸如电可擦除/可编程只读存储器(EEPROM)、NAND闪存、NOR闪存、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(ROM)、电池备份RAM或其他非易失性存储器。在一些实施例中，计算机系统500还可以包括被配置成存储可检索格式的信息的第三级高速缓冲存储器或这些或其他类似类型的电路的组合。在一些实施方式中，内部存储器513可以被配置作为处理器501的一部分，或者可替代地，可以被配置成与处理器501分离但在同一封装510内。处理器501能够经由与用于访问计算机系统500的其他部件的总线或控制线不同的总线或控制线来访问内部存储器513。

计算机系统500还可以包括或访问一个或更多个硬盘驱动器515(或其他类型的存储装置存储器)和光盘驱动器517。硬盘驱动器515和用于光盘驱动器517的光盘是适于存储各种实施例的最终或中间结果的机器可读(也称为计算机可读)介质的示例。光盘驱动器517可以包括能够读取和/或写入可移除存储介质(例如，CD-R、CD-RW、DVD、DVD-R、DVD-W、DVD-RW、HD-DVD、蓝光光盘等)的各种格式的几个光盘驱动器的组合。在计算机系统500的一些实施例中可以包括的其他形式的计算机可读介质包括但不限于软盘驱动器、9磁道磁带驱动器、盒式磁带驱动器、固态驱动器、盒式磁带记录器、纸带读取器、气泡存储器设备、磁条读取器、穿孔卡读取器或任何其他类型或计算机可用或机器可读存储介质。

计算机系统500可以包括硬盘驱动器515和光盘驱动器517作为计算机系统500的组成部分(例如，在相同的机柜或外壳内和/或使用相同的电源)，作为连接的外围设备，或者可以通过网络或这些方式的组合来访问硬盘驱动器515和光盘驱动器515。硬盘驱动器515通常包括被配置用于存储和检索数据、计算机程序或其他信息的旋转磁介质。在一些实施例中，硬盘驱动器515可以是使用半导体存储器的固态驱动器。在其他实施例中，可以使用某种其他类型的计算机可用介质。不必将硬盘驱动器515包含在计算机系统500中。例如，在一些实施例中，硬盘驱动器515可以是网络内的服务器存储空间，计算机系统500可以访问该服务器存储空间来存储和检索数据、计算机程序或其他信息。在一些情况下，计算机系统500可以使用在服务器存储场(server storage farm)或类似类型的存储设施上的存储空间，其可以通过互联网599或其他通信线路访问。硬盘驱动器515通常用于存储由计算机系统500执行的软件、指令和程序，包括例如用于执行各种实施例的活动的计算机应用程序的全部或部分。

通信链路509可用于访问硬盘驱动器515和光盘驱动器517的内容。通信链路509可以是点对点链路(诸如串行高级技术附件(SATA))或总线型连接(诸如并行高级技术附件(PATA)或小型计算机系统接口(SCSI))、菊花链拓扑(诸如IEEE-1394)、支持各种拓扑的链路(诸如光纤通道)、或者任何其他可用于与计算机可读介质通信的标准或专有的计算机通信协议。存储器/总线控制器还可以提供其他I/O通信链路509。在一些实施例中，链路509可以是共享总线体系结构，诸如外围部件接口(PCI)、微通道、工业标准体系结构(ISA)总线、扩展工业标准体系结构(EISA)总线、VERSAmoduleEurocard(VME)总线或任何其他共享计算机总线。在其他实施例中，链路509可以是点对点链路，诸如PCI-Express、HyperTransport或任何其他点对点I/O链路。各种I/O设备可以被配置作为计算机系统500的一部分。

在许多实施例中，可以包括网络接口519，以允许计算机系统500连接到网络527或531。网络527和531中的任一个都可以根据用于IEEE 802.3以太网、IEEE 802.11Wi-Fi无线网络或任何其他类型的计算机网络(包括但不限于LAN、WAN、个域网(PAN)、有线网络、射频网络、电力线网络和光网络)的标准来运行。网络网关533或路由器(网络网关533或路由器可以是与计算机系统500分离的部件，或者可以被包括在计算机系统500中作为计算机系统500的组成部分)可以连接到网络527和/或531，以允许计算机系统500通过互联网连接(诸如非对称数字用户线路(ADSL)、有线数据服务接口规范(DOCSIS)链路、T1或其他互联网连接机制)与互联网599通信。在其他实施例中，计算机系统500可以直接连接到互联网599。计算机系统500可以经由互联网599、内联网531和/或无线节点545连接到一个或更多个其他计算机，诸如台式计算机541或膝上型计算机543。在一些实施例中，可以包括扩展槽521，以允许用户向计算机系统500添加附加功能。

计算机系统500可以包括I/O控制器523，I/O控制器523提供对外部通信接口(诸如通用串行总线(USB)连接、串行端口(诸如RS-232)、并行端口、音频输入和音频输出连接、高性能串行总线IEEE-1394和/或其他通信链路)的访问。在一些实施例中，这些连接还可以具有单独的电路，或者可以通过网桥连接到由I/O控制器523提供的另一个计算机通信链路。还可以提供图形控制器525，以允许在处理器501上运行的应用向用户显示信息。图形控制器525可以通过视频端口输出视频，该视频端口可以利用标准或专有格式，诸如模拟视频图形阵列(VGA)连接、数字视频接口(DVI)、数字高清晰度多媒体接口(HDMI)连接或任何其他视频连接。视频连接可以连接到显示器537，以向用户呈现视频信息。

显示器537可以是几种类型的显示器或计算机监视器(包括液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)监视器、有机发光二极管(OLED)阵列或适合于为用户显示信息的其他类型的显示器)中的任何一种。显示器537可以包括一个或更多个发光二极管(LED)指示灯，或者其他这样的显示设备。通常，计算机系统500包括一个或更多个用户输入/输出(I/O)设备(诸如键盘和鼠标539)和/或控制所表示的光标的其他装置(包括但不限于触摸屏、触摸板、操纵杆、轨迹球、平板电脑或其他设备)。用户I/O设备535可以使用USB接口或其他连接(诸如RS-232、PS/2连接器或其他接口)连接到计算机系统500。各种实施例包括被配置成接受来自用户的输入和/或向用户提供输出的输入设备。例如，一些实施例可以包括网络摄像头(例如，经由USB连接)、麦克风(例如，连接到音频输入连接的麦克风)和/或扬声器(例如，连接到音频输出连接的扬声器)。计算机系统500通常具有键盘和鼠标539、监视器537，并且可以被配置成包括扬声器、麦克风和网络摄像头。这些输入/输出设备可以以各种组合的方式使用或单独使用，作为向用户呈现信息和/或接收来自用户的用于执行各种程序和计算的信息和其他输入的工具。语音识别软件可以与麦克风结合使用，以接收并且解释用户语音命令。

处理器501可以体现为微处理器、微控制器、DSP、RISC处理器、两个或更多个并行处理器、或者普通技术人员将会认识到能够执行或控制本文描述的功能、步骤、活动和方法任何其他类型的处理单元。根据各种实施例中的至少一个的处理单元可以运行存储(体现)在计算机可读介质上的计算机软件程序，诸如与磁盘驱动器515、光盘驱动器517或本领域普通技术人员所认识到的任何其他类型的硬盘驱动器、软盘、闪存、ram或其他计算机可读介质兼容的程序。

图6描绘了用于PoE应用的电力传输方案。以太网供电(PoE)利用双绞线数据电缆作为介质，以在电源设备(PSE)和受电设备(PD)之间传输直流电(DC)，同时支持以太网流量。下面描述的本发明是一种这样的检测技术：当不均匀量的电流流过在PSE和PD之间提供传出和传入导电路径的两个导体时，防止双绞线电缆过热。

图6中示出了PoE应用的电力传输方案。在PSE处，传出电流(I)沿着导电路径(由标记为A101的箭头表示)流向变压器的中心抽头。当DC电阻不平衡(同一双绞线的两个导体之间的电阻差)很小时，电流被均匀地分离(I/2)，并沿着导电路径(由标记为A103的蓝色箭头表示)流到每个导体。分离的电流由PD接收，并在变压器的中心抽头处合并。从PD到PSE的返回路径也发生同样的过程，以便形成有效的电路。如图6所示，返回电流(由标记为A105的箭头表示)源于PD，并且在中心抽头处均匀地分离(I/2)，并且沿着导电路径(由标记为107的箭头表示)流动。分离的电流由PSE接收并在中心抽头处合并。该传输路径使用2对导体——线对2(引脚1、引脚2)和线对3(引脚3、引脚6)。类似地，线对1(引脚4、引脚5)和线对14(引脚7、引脚8)可以形成另一传输路径。

早期的PoE标准(IEEE 802.3af和at)只允许一种电力传输方案，而最新的PoE标准(IEEE 802.3bt)允许两种电力传输方案。第一种方案利用两个线对集合(线对2、线对3或线对1、线对4)，并被称为2线对供电方案。另一种电力传输方案利用四个线对集合(线对2、线对3和线对1、线对4)，并被称为4线对供电方案。

图7描述了针对不同类型PSE的可允许的电源极性。类型1和类型2PSE采用2线对供电方案，其中只有两个线对集合携带电流，另外两个线对集合不用于功率传输。类型3和类型4采用4线对供电方案，其中所有四个线对集合同时携带电流。“+”符号表示来自于PSE的传出的电流路径，“-”符号表示来自于PD的电流返回路径。如图7所示，类型1、类型2和类型3PSE的电流流动方向可以变化，而类型4PSE只允许一个方向。

在所有PoE供电方案中，电流在变压器的中心抽头处分离，然后分离的电流流经导体。分离比率取决于导电路径的DC电阻。当这些导电路径的DC电阻相同或非常接近时，电流均匀分离(I/2)。然而，DC电阻不平衡可能发生在布线安装期间，甚至发生在已通过适当的手持测试仪认证布线安装之后。DC电阻不平衡可能是由于差的工艺、差的终端或低于标准的电缆质量造成的。如果两条导电路径之间的DC电阻差大于标准允许的值，则根据欧姆定律，电阻最小的路径总是比电阻较大的路径携带更多的电流。在DC电阻不平衡相当大的情况下，分离比率将会高度偏置，一条导电路径可能携带大部分电流。因此，电流的这种转移会使导体过热，并导致电缆温度随着时间的推移而升高。如图6所述，PSE和PD感测组合的电流，即图中所示的箭头A101和箭头A105。但是，PSE和PD并不确定电流如何分离。

图8-图9示出了根据各种实施例的检测和预防电流不平衡状态的方法和装置。排成行的电流传感器用于监测流过导体的电流。图8-图9上标记为R的排成行的继电器开关可以被用于在必要时切断电流。设计优化对于保持布线装置的电气性能，同时适应这些部件的添加和避免降低整个布线系统性能至关重要。图8示出了第一示例——示例1。图9示出了第二示例——示例2。

转向图8，示例1的实施方式针对每个线对集合具有一个电流传感器。对于2线对供电方案并根据被用来传送功率的2个线对集合，传感器A1和A2或A3和A4应报告彼此接近的值。当在一对导体中出现较大量的DC电阻不平衡时，由于A1和A2或A3和A4报告非常不同的值，因此不容易确定正确的电流量(I/2)。在这种情况下，可以基于这些电流读数来计算预定义的电流平衡比，例如，电流平衡比(线对2、线对3)＝|A1-A2|/Max(A1,A2)或电流平衡比(线对1、线对4)＝|A3-A4|/Max(A3,A4)。注意，如果电流路径的电阻而不是电流测量结果被用在计算中，则还可以根据预定义的电阻平衡比来表征各种实施例。在定义电流平衡比的等式中，“|A1-A2|”分母项是A1电流传感器和A2电流传感器获取的电流测量结果之间的差的绝对值。获取绝对值是为了避免负数。这可以通过将符号改为正(对于负的结果)、通过将结果平方并取平方根或通过类似的数学运算获得绝对值来计算。电流平衡比中的“Max(A1，A2)”分母项是两个电流测量结果中最大的——即A1或A2，以较大者为准。

如果电流平衡比大于预定阈值，则检测到DC电流不平衡状态，这导致触发警报。这可能导致发出警告和/或断开继电器开关以关闭电路，以防止导体过热。对于4线对供电方案，来自于所有四个电流传感器的读数都是可用的。在不存在DC电流不平衡的正常操作条件下，所有读数应该彼此接近。电流平衡比的值可以用百分比(例如，25％)或无量纲数(例如，0.25)表示。在一些实施例中，指示DC电流不平衡状态的电流平衡比的预定阈值可以被设置在25％。在各种实施例中，指示DC电流不平衡状态的预定阈值可以被设置在从15％到35％的范围内的任何特定值，包括例如20％、22％、24％、26％、28％或30％。在各种实施例中，指示DC电流不平衡状态的预定阈值可以被设置在高达25％的范围内的任何特定值。

如果DC电流不平衡状态发生在线对集合中的一个，例如线对2，那么从其他两个线对集合(线对1、线对4)获得的电流值可以被用于设置基准I/2＝(A3+A4)/2。基于参考电流值(I/2)和电流平衡比(线对2、线对3)＝|A1-A2|/Max(A1,A2)，可以识别出具有DC电流不平衡的线对集合。如果电流平衡比超过指示DC电流不平衡状态的预定量，则可以触发警报，并且可以断开继电器开关以关闭电路，以防止导体过热。

转向图9，示例2的实施方式通过向线对2添加附加电流传感器(A5)以及向线对1添加附加电流传感器(A6)来建立电流测量基准。对于2线对供电方案，当A1≈A5或A3≈A6和A2或A4的值与0.5*(A1+A5)或0.5*(A3+A6)有很大不同时，其表明线对3或线对4需要针对DC电流(或电阻)不平衡进行检查。在另一种情况下，A1、A5和A2或A3、A6和A4都非常不同，但A2≈0.5*(A1+A5)或A4≈0.5*(A3+A6)，则需要检查线对2或线对1的DC电流不平衡。在这两种情况下，电流平衡比(线对2、线对3)＝|A1-A2|/Max(A1，A2)或电流平衡比(线对1、线对4)＝|A3-A4|/Max(A3，A4)能够确定不平衡的严重程度。对于4线对供电方案，来自所有六个电流传感器的读数都是可用的。与2线对供电方案相同的方法可以被用来确定DC不平衡的严重程度和识别问题线对。与示例1一样，一旦检测到过大的电流，可以采取适当的动作，用继电器开关关闭电路。

示例2的测试也可以表示为：其中，如果A1≈A5或A3≈A6，并且A2或A4具有与0.5*(A1+A5)或0.5*(A3+A6)显著不同的值，则第三双绞线或第四双绞线处于不平衡状态；

其中，如果A1、A5和A2或A3、A6和A4都非常不同，并且A2≈0.5*(A1+A5)或A4≈0.5*(A3+A6)，则第二双绞线或第一双绞线处于电流不平衡状态；

其中，≈符号表示近似等于，A1符号表示第一电流测量结果，A2符号表示第二电流测量结果，A3符号表示第三电流测量结果，A4符号表示第四电流测量结果，A5符号表示第五电流测量结果，A6符号表示第六电流测量结果；

其中，0.5*(A1+A5)表达式意味着第一电流测量结果和第二电流测量结果之和的0.5倍，而0.5*(A3+A6)表达式意味着第三电流测量结果和第六电流测量结果之和的0.5倍。

图10A-图11F描绘了用IoT插座位置来识别或验证网络终端设备(例如，由MAC地址标识的有源部件)的物理位置的有源部件验证装置和方法。图10A描绘了用于诸如企业、办公大楼、计算机园区等的站点或组织的电信系统1000的布线基础结构/物理层1040和数据链路/网络层1050。电信系统对大多数组织的运行至关重要。互联网接入、电子邮件和通常的电话系统依赖于电信系统。随着时间的推移，随着新设备、节点和功能的增加、维修的进行以及物理办公空间的重塑或重新配置，电信系统经历了变化。这会给IT(信息技术)技术人员和工作人员造成困难，如果他们失去了对电信系统的某些部件的位置的跟踪的话。

布线基础结构/物理层1040由遍布整个站点以提供硬连线连接的无源物理部件和布线组成。通过或经由布线基础结构/物理层1040发送电子通信信号。布线基础结构/物理层1040可以包括多个物理部件，诸如：IoT插座1003、电缆导体1031、IoT面板1001以及本领域普通技术人员已知的连接到电信系统1000或其一部分的其他类似类型的无源连接部件。布线端口的相关性可以通过预定义的标记方案建立，并通过安装期间的电缆测试阶段进行验证。

通常通过将已编码的标签附接到布线基础结构/物理层1040的物理部件(或在其上写入标签代码)来标识布线基础结构/物理层1040的物理部件。例如，可以标记IoT面板1001以识别其所在的室、其机架位置以及标识其的端口。在图10A中贴在其上面的标签编码为：“TC1-R2-P3-2”。这告诉IT技术人员，IoT面板1001位于电信室1中，机架2上，面板3处，并提供端口2。IoT插座1003和电缆导体1031也可以被标记。例如，图10A描绘了标记为“F3-W-R151-D2”的IoT插座1003，在此示例中，其将位置标识为：第3层-西-房间151-数据端口2。这些示例标签上的信息对于实际使用的标签来说是典型的。一些标记方案可能更详细，而其他的则不太详细。物理标签可以包括设备的物理位置，其识别部件所在的楼层并且优选地还识别房间(或其他位置)。这有助于IT技术人员找到设备以进行故障排除、维修或升级。维护物理部件数据库以存储与各种物理部件(例如包括诸如网络终端设备的有源部件设备)的物理位置有关的信息等等。存储在物理部件数据库中的物理部件的物理位置可以指定IoT插座在部件通信耦合到的已知位置。

网络层1050包括通过布线基础结构/物理层1040发送和/或接收信号的有源部件设备。网络层1050包括计算机1005、输入/输出(I/O)设备1049(例如，键盘、鼠标、监视器、打印机)；无线节点1033、网络交换机1041和本领域普通技术人员已知的其他类似类型的有源部件设备，以具有发送和/或接收电信信号的能力并且被连接到电信系统物理层1040。(注：图10A中所示的连接计算机1005、无线节点1033和网络交换机1041的布线是布线基础结构/物理层1040的一部分。)

“标记”网络层1050的有源部件设备，以允许设备彼此识别和通信，并执行系统的电信任务。网络层1050使用IP地址(互联网协议地址)和MAC地址(媒体访问控制地址)。例如，在图10A中，计算机1005的MAC地址为11:37:48:CD:AB:34:12:78；无线节点1033的MAC地址为00:25:96:FF:FE:12:34:56。当第一次安装电信系统时，通常创建网络管理软件内的物理部件数据库，该物理部件数据库示出与网络层1050中的每个MAC地址相关联的各种物理部件的位置。交换机端口和终端设备之间的相关性可以在链路接通后建立。存在与每个端口/设备相关联的唯一的MAC地址作为标识符。然而，随着时间的推移，当物理部件被移动、扔掉或新添加时，会发生变化。这降低了物理部件数据库的准确性和实用性。

当今所有可用的传统网络管理软件程序都需要手动输入面板端口和相应交换机端口之间的物理连接，以建立物理层和数据链路/网络之间的链接。这种手动过程容易出错，并且需要不断更新，以说明在正常操作环境中的移动、添加和其他更改(例如，新的MAC)。本文公开的各种实施例涉及自动检测和更新电信系统的物理层1040和数据链路/网络层1050之间的相关性的方法。

图10B描绘了图10A的电信系统1000，其中对配置进行了改变。在图10B中，无线节点1033已被重新定位到新位置并被插入到IoT插座1004(其类似于IoT插座1003)中。无线节点1033仍然具有相同的MAC地址00:25:96:FF:FE:12:34:56，但是除非移动它的人也更新了网络管理软件中的物理部件数据库，否则它在记录中仍然将被反映为直接连接到网络交换机1041(其先前位置)。

图11A-图11E描绘了在电信系统中从网络交换机通过以太网电缆到IoT插座的典型信号路径上实现的本文公开的各种实施例，其中部件插入到IoT插座中。例如，图11A是来自连接到插线面板1001的图10B的网络交换机1041的信号路径的示意表示，该插线面板1001经由路由到IoT插座1004的全双工双绞线电缆1031连接，IoT插座1004插入有无线节点1033。特别是，图11A描绘了一种利用2线对供电方案的10base-T/100BASE-TX传输。

根据各种实施例，以太网电缆的四个双绞线可以被用于形成两个电流电路路径1111和1113，每个电流电路具有向IoT插座1004输出和返回的电流路径，从而形成电路。各种实施例还以在电流电路路径1111和1113中的每一个的至少一个双绞线上的继电器开关(也称为“继电器”)为特征。图11A-图11E描绘了双绞线2上的继电器开关1101、电流电路1113的传入电流路径、以及双绞线4上的继电器开关1103、电流电路1111的传出电流路径。在其他的实现中，继电器开关可以被放置在全双工双绞线电缆1031的所有双绞线导线上。继电器开关可以由控制单元可控地接通和断开，作为感测给定系统部件位于何处的过程的一部分。控制单元可以是用于控制继电器的专用电路或逻辑，或者可以是计算机、智能电话或本领域普通技术人员已知的能够发送电子控制信号的其他类似类型的电子设备。

转到图11B，这张图描绘了采用4线对供电方案的1000/2.5G/5G/10GBASE-T传输。所有四个继电器开关1101-1103闭合以提供两个输出和返回(out-and-back)电流电路路径1111和1113。在图11C中，继电器开关1103保持闭合以完成电路路径1113，但是继电器开关1101被激活以提供开路以断开电路路径1111。在激活继电器开关1101的情况下，线对4断开，以太网传输暂时中断。自动协商后，传输速度降低到100Mbps或更低。与交换机管理软件集成，可以识别经历这种速度变化的有源交换机端口，并且可以建立与面板端口的相关性。

在图11D中，激活所有四个继电器开关1101-1103以产生开路并切断输出和返回电流电路路径1111和1113。与前面的图相比，在激活第二组继电器开关的情况下，线对2断开，以太网传输降低到零。如果已经建立了交换机/面板端口相关性。此步骤用作重置。如果交换机/面板端口相关性尚未建立，则可以经由交换机管理软件对有源交换机端口的速度降低(从100Mbps或更小到0)进行搜索。最后，在图11E中，所有四个继电器开关1101-1103都被停用，所以线对2和线对4再次可用。初始的传输速度将恢复。交换机管理软件可以通过观察以太网传输回到正常速度来确认交换机/面板端口相关性。

图11F描绘了适合于与本文公开的各种实施例一起使用的继电器开关1101(类似于继电器开关1103)。继电器开关1101-1103在设计上通常都是相似的。上面的讨论提到了继电器开关1101(多个)和继电器开关1103。在图11A-图11F中，只有一个继电器开关被标记为1101，并且只有一个继电器开关被标记为1103。然而，紧邻标记为1101的开关的继电器开关也被认为是继电器开关1101，因为双绞线的两根导线上的两个继电器开关通常同时断开/闭合。类似地，为了本讨论的目的，连接到继电器开关1103的双绞线的另一根导线上的继电器开关也被认为是继电器开关1103。

转向图11F，继电器开关1101具有通常耦合到网络交换机1041的终端1171。终端1171通常不直接连接到网络交换机1041，而是与其耦合，因为终端1171经由一个或更多个其他部件或电缆连接器连接到网络交换机1041。类似地，继电器开关1101具有通常耦合到诸如无线节点1033的有源部件的终端1173。终端1173通常不直接连接到无线节点1033，而是与其耦合，因为终端1173经由一个或更多个其他部件或电缆连接器(例如经由电缆导体1031和IoT插座1004)连接到无线节点1033。

继电器开关1101通常具有控制线1175，通过控制线1175可以发送控制信号以断开或闭合继电器开关1101。在一些实施方式中，可以经由终端1171或1173发送控制信号，并且在这种情况下，控制线被认为是接收控制信号的终端，而不是单独的控制线1175。控制信号来自控制设备1177。控制设备1177(或控制装置)可以使用包括例如计算机、智能电话、专用电路组件或本领域普通技术人员已知的任何其他逻辑设备或类型的控制器的多个各种结构来实现。继电器开关1101-1103通常位于IoT面板或插线面板1001内，但在一些实施方式中，只要它们位于图11A-图11E所示的电流电路的路径内，则继电器开关1101-1103可以位于电缆网络系统的其他部分中。

如本领域的普通技术人员将会理解的，各个实施例的方面可被体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可采用完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或把在本文中通常全部可以被称为“电路”、“模块”、“逻辑”或“系统”的软件方面和硬件方面组合的实施例的形式。此外，各个实施例的方面可采用体现在一个或更多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质具有存储在其上的计算机可读程序代码。

可使用一个或更多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质通常是非暂态计算机可读存储介质。这种非暂态计算机可读存储介质可以体现为例如电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或本领域普通技术人员已知的其他类似的存储设备，或前述的任何适当组合。这种计算机可读存储介质的示例可包括以下内容：具有一个或更多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备、或上述的任何合适的组合。在该文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用的或与指令执行系统、装置或设备连接的程序。

用于执行各个实施例的操作和方面的计算机程序代码可用一种或更多种编程语言(包括面向对象编程语言，诸如Java、Smalltalk、C++等)以及常规程序编程语言(诸如，“C”编程语言或类似编程语言)的任意组合编写。根据各个实施方式，程序代码可完全在用户的计算机上执行、部分地在用户的计算机上执行、作为单机软件包执行、部分地在用户的计算机上执行且部分地在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机上或服务器上执行。在后者的场景中，远程计算机可通过任何类型的网络连接到用户的计算机，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。

参考根据本文公开的各个实施例的方法、装置、系统和计算机程序产品的流程图说明和/或框图来描述本发明的方面。将理解的是，可通过计算机程序指令实施流程图图示和/或框图的一个或更多个框，以及流程图图示和/或框图中的框的组合。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机的、专用计算机的、或用于生产机器的其他可编程数据处理装置的处理器，使得通过计算机的或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令而产生用于实现在流程图中和/或在框图的一个或更多个框中所指定的功能/行为。

这些计算机程序指令还可存储在计算机可读介质中，该指令可指导计算机、可编程数据处理装置或其他这种设备以特定方式起作用，以使存储在计算机可读介质中的指令产生所制造的物品，该物品包括实施流程图和/或框图的一个或更多个框中所指定的功能/行为的指令。计算机程序指令还可被下载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备，以使将在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的一系列操作步骤产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实施在流程图和/或框图中的一个或更多个框中指定的功能/行为。在本文中，关于动作、功能或任务所使用的词“一......就(upon)”可以意味着响应于或在……后(follow)。例如，“一旦”将继电器开关设置为断开状态就发生有源部件验证意味着要么响应于继电器被设置为断开而发生验证，要么在继电器被设置为断开之后发生验证。

本文公开的各种实施例涉及LAN电缆监测系统。该系统也可以称为电缆导体监测系统，或者可以称为通信电缆监测系统，或者可以称为LAN电缆导体能量测量、监测和管理系统。PoE系统通常使用RJ45连接器。然而，应当理解，各种实施例可以基于本领域普通技术人员已知的各种标准使用任何数量的不同类型的网络或与其一起被使用。“网络交换机”在该术语在本文使用时是一种计算机联网设备，该计算机联网设备例如通过使用分组交换以接收、处理数据并将数据转发到目的地设备，来将计算机网络上的设备连接在一起。网络交换机也可以称为交换集线器、桥接集线器或MAC桥。IoT插座的实施例被公开为以太网墙板RJ45插座。IoT插座可以体现为符合本领域普通技术人员已知的各种其他电子设备和/或连接器标准的其他类似类型的插座。可以说，直接位于(例如，紧固到)电缆导体(或电缆导体线的外部绝缘体)上或与电缆导体(或电缆导体线的外部绝缘体)物理接触的温度传感器测量电缆导体的温度。术语“双绞线”是指被配置成承载通信信号的双绞线导线，例如以太网电缆中的双绞线导线。

术语“继电器开关”(或简单地“继电器”)在其在本文使用时意味着用电信号远程可控制的开关。控制信号被用于断开(或闭合)继电器开关。在各种实施例中，NO(通常断开)或NC(通常闭合)或两者的组合可以被用作继电器开关。当该术语在本文使用时，可以用电信号断开/闭合(接通/关闭)的任何类型的开关都可以被认为是“继电器开关”。本文讨论的继电器开关通常被成对控制，在双绞线导体的每根导线上有一个继电器开关。继电器开关对可以被单独地一致地控制，或者可以被合作地控制，以便同时(或彼此相差不到10毫秒)断开/闭合双绞线的两根导线。上面的讨论围绕在插线面板中包含继电器开关的实施例。然而，在至少一些实施例中，继电器开关可以位于电路路径中除在插线面板内之外的点处。例如，一个或更多个继电器开关可以位于插线面板外部，朝向网络交换机，或在朝向包括IoT插座本身的系统部件的任何点处(远离网络交换机)。“传输速度的降低”(例如，到网络终端设备的传输速度的降低)是去往和/或来自网络终端设备或其他部件以每秒位数(或每秒兆位(Mbps)、每秒千位(Kbps)等)测量的至少10％的降低。到网络终端设备的“传输速度进一步降低”将到其的传输速度至少再降低10％。

“有源部件设备”是在电缆网络系统中接收和/或传输信息的具有MAC地址(或旨在特定于该部件的其他类似类型的标识地址)的系统部件。有源部件设备的示例包括膝上型计算机、台式计算机和平板计算机、智能电话、移动电话和其他无线设备、打印机、扫描仪、路由器、Wi-Fi节点和其他无线节点、以及本领域普通技术人员已知的硬连线或无线连接到电缆网络系统的其他类似类型的电子设备。“网络终端设备”是有源部件设备。可以“可控地改变”的设备、部件或其他项意味着设备可以被控制以改变其状态。例如，可以通过控制信号可控地改变某些类型的开关，以从闭合状态(导通)改变到断开状态(非导通)，反之亦然。在确认或检测到网络终端设备连接到电缆网络中的特定点时，例如，连接到IoT插座时，“验证”网络终端设备的物理位置。

第一多个项的每个“分别连接”到第二多个项意味着第一多个项中的每一项连接到第二多个项中的一项。如果两个部件是“通信地耦合”，当该术语在本文使用时，其意味着这两个部件彼此通信。部件不需要在任何时候都具有恒定的通信连接以进行通信耦合(但可以具有恒定的通信连接)。例如，两个部件——例如，IoT面板和温度传感器——可以经由互联网通信地耦合。它们被认为是通信地耦合的，即使它们的互联网访问可能无法让它们在任何时间、每天24小时保持恒定的联系。如果两个部件是“导电耦合”，当该术语在本文使用时，其意味着可以以电流从一个部件传递到另一个部件的方式连接两个部件。第一项可以与第二项通信地耦合，并且也可以导电地连接到第二项。如果简单地说两个部件是“耦合的”，它们可以是通信耦合的或导电耦合的，或者两者都是。“物理连接”是硬线连接或电缆连接。无线连接不是物理连接。

IoT面板被示出在图2中并被描述为采用多个电缆连接器连接到网络交换机。然而，在一些实施方式中，IoT面板电路或功能的全部或子集可以被封闭在网络交换机本身内。如果电缆导体用扎带紧固在一起、绑在一起、或用带子绑在一起、或以其他方式彼此物理接触地定位，则电缆导体被认为是“捆绑在一起”或“成束”的。“排成行的电流传感器”当该术语在本文使用时可以是霍尔效应电流传感器或本领域普通技术人员已知的任何其他类型的装置或设备，其可以测量导电路径中的电流(例如，穿过双绞线的一根导线的DC电流)。排成行的电流传感器可能不一定是电路路径的一部分，也就是说，其不一定需要电流穿过作为电流传感器一部分的导体或分流电阻器，以便被认为是“排成行的”电流传感器。符号“≈”表示近似等于，并且意味着取两个数(表示测量结果、值等)的绝对值，较大的绝对值数不超过较小的绝对值数的110％。如果取两个数的绝对值，较大的绝对值至少是较小的绝对值的两倍，则称一个数比另一个数具有“显著不同的值”。

上面提供的各种实施例的描述本质上是说明性的，因为它不旨在限制本发明、其应用或用途。因此，不偏离本发明的意图或目的的变型旨在被本发明的各种实施例所包含。这种变型不应被视为背离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种有源部件验证装置，其用于包括网络终端设备的电缆网络系统，所述装置包括：

多个继电器开关，其包括第一继电器开关和第二继电器开关，所述多个继电器开关中的每一个能够用控制信号控制；

所述第一继电器开关具有导电耦合到网络交换机的第一终端，所述第一继电器开关具有经由双绞线的导线导电耦合到所述网络终端设备的第二终端；

第一控制线，其将所述第一继电器开关通信耦合到控制单元，所述控制单元被配置成发送第一控制信号以可控地将所述第一继电器开关改变到断开状态或闭合状态；

其中，在将所述第一继电器开关设置为断开状态时，所述有源部件验证装置通过接收关于从所述网络交换机到所述网络终端设备的传输速度的降低的指示来验证所述网络终端设备的物理位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，关于到所述网络终端设备的传输速度的降低的指示验证IoT面板端口到网络交换机端口的物理连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述双绞线是第一双绞线，所述装置还包括：

以太网电缆，所述以太网电缆包括多达四条双绞线，所述四条双绞线包括所述第一双绞线和第二双绞线。

4.根据权利要求3所述的装置，还包括：

所述第二继电器开关具有导电耦合到所述网络交换机的第三终端，所述第二继电器开关具有经由所述第二双绞线的导线导电耦合到所述网络终端设备的第四终端；

第二控制线，所述第二控制线将所述第二继电器开关通信耦合到所述控制单元，所述控制单元被配置成发送第二控制信号以可控地将所述第二继电器开关改变到断开状态或闭合状态。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，到所述网络终端设备的传输速度的降低是初始降低；以及

其中，在将所述第一继电器开关设置为断开状态的情况下，一旦将所述第二继电器开关设置为断开状态，所述有源部件验证装置就确认到所述网络终端设备的传输速度的进一步降低。

6.根据权利要求2所述的装置，其中，所述网络终端设备由MAC地址标识，并经由布线连接耦合到IoT插座；以及

其中，所述IoT插座的位置被维护在物理部件数据库中。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，经由到与所述IoT插座相对应的IoT面板端口的物理连接来验证所述IoT插座到所述网络交换机端口的相关性，其中，到所述IoT面板端口的所述物理连接是所述网络交换机端口和所述IoT面板端口之间的以太网跨接电缆。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，基于关于传输速度的降低的指示，所述有源部件验证装置在所述物理部件数据库中将由所述MAC地址标识的所述网络终端设备的物理位置与所述IoT插座的位置相关联。

9.一种有源部件验证的方法，其用于包括网络终端设备的电缆网络系统，所述方法包括：

提供包括第一继电器开关和第二继电器开关的多个继电器开关，所述多个继电器开关中的每一个能够用控制信号控制；

将所述第一继电器开关的第一终端导电耦合到网络交换机；

经由双绞线的导线将所述第一继电器开关的第二终端导电耦合到所述网络终端设备；

经由第一控制线将所述第一继电器开关通信耦合到控制单元；

从所述控制单元发送第一控制信号，以可控地将所述第一继电器开关设置为断开状态；以及

在将所述第一继电器开关设置为断开状态时，所述有源部件验证装置通过接收关于从所述网络交换机到所述网络终端设备的传输速度的降低的指示来验证所述网络终端设备的物理位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，关于到所述网络终端设备的传输速度的降低的指示验证IoT面板端口到网络交换机端口的物理连接。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述双绞线是第一双绞线，所述方法还包括：

提供包括多达四条双绞线的以太网电缆，所述四条双绞线包括所述第一双绞线和第二双绞线；

将所述第二继电器开关的第三终端导电耦合到所述网络交换机；

经由所述第二双绞线的导线将所述第二继电器开关的第四终端导电耦合到所述网络终端设备；

经由第二控制线将所述第二继电器开关通信耦合到所述控制单元；

从所述控制单元发送第二控制信号以可控地将所述第二继电器开关设置为断开状态。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，到所述网络终端设备的传输速度的降低是初始降低；以及

其中，在将所述第一继电器开关设置为断开状态的情况下，一旦将所述第二继电器开关设置为断开状态，所述有源部件验证装置就确认到所述网络终端设备的传输速度进一步降低。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述网络终端设备由MAC地址标识，并经由布线连接耦合到IoT插座；以及

其中，所述IoT插座的位置被维护在物理部件数据库中。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，经由到与所述IoT插座相对应的IoT面板端口的物理连接来验证所述IoT插座到所述网络交换机端口的相关性，其中，到所述IoT面板端口的所述物理连接是所述网络交换机端口和所述IoT面板端口之间的以太网跨接电缆。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

基于关于传输速度的降低的所述指示，所述有源部件验证装置在所述物理部件数据库中将由所述MAC地址标识的所述网络终端设备的物理位置与所述IoT插座的位置相关联。

16.一种用于以太网供电网络的电流不平衡保护装置，所述装置包括：

多个排成行的电流传感器，其包括第一电流传感器和第二电流传感器；

所述第一电流传感器被配置成经由第一双绞线中的第一导线在传出导电路径中获取第一电流测量结果；

所述第二电流传感器被配置成经由第二双绞线中的第一导线在返回导电路径中获取第二电流测量结果；

控制器，其被配置成接收所述第一电流测量结果和所述第二电流测量结果；以及

所述控制器能够基于包括所述第一电流测量结果和所述第二电流测量结果的电流读数来检测DC电流不平衡状态。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述DC电流不平衡状态基于电流平衡比超过预定阈值；

所述电流平衡比等于

|A1–A2|/Max(A1,A2)

其中，|A1–A2|分子项是所述第一电流测量结果减去所述第二电流测量结果的绝对值，以及Max(A1，A2)分母项是在所述第一电流测量结果和所述第二电流测量结果之间获取的最大读数。

18.根据权利要求16所述的装置，其中，所述电流平衡比是第一电流平衡比，并且所述多个排成行的电流传感器包括第三电流传感器和第四电流传感器；

所述第三电流传感器被配置成经由第三双绞线中的第一导线在传出导电路径中获取第三电流测量结果；以及

所述第三电流传感器被配置成经由第四双绞线中的第一导线在返回导电路径中获取第三电流测量结果。

19.根据权利要求17所述的装置，其中，所述DC电流不平衡状态基于第二电流平衡比超过预定阈值；

所述第二电流平衡比等于

|A3–A4|/Max(A3,A4)

其中，|A3–A4|分子项是所述第三电流测量结果减去所述第四电流测量结果的绝对值，Max(A3，A4)分母项是在所述第三电流测量结果和所述第四电流测量结果之间获取的最大读数。

20.根据权利要求17所述的装置，其中，所述电流平衡比是第三电流平衡比，并且所述多个排成行的电流传感器包括第五电流传感器和第六电流传感器；

所述第五电流传感器被配置成经由所述第一双绞线中的第二导线在传出导电路径中获取第五电流测量结果；

所述第六电流传感器被配置成经由所述第四双绞线中的第二导线在传出导电路径中获取第六电流测量结果；

其中，所述第五电流测量结果和所述第六电流测量结果用于确定所述第一双绞线或所述第二双绞线是否经受所述DC电流不平衡状态或者所述第三双绞线或所述第四双绞线是否经受所述DC电流不平衡状态；以及

其中，指示所述DC电流不平衡状态的所述预定阈值被设置为不大于25％的值。

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