JP2006094013A

JP2006094013A - ＰｏＥシステム

Info

Publication number: JP2006094013A
Application number: JP2004275704A
Authority: JP
Inventors: Masanori Sato; 正紀佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】ＰｏＥの接続検知にネゴシエーションを用いることにより誤検知を無くし、信頼性を向上させる。
【解決手段】情報を入出力するとともに電力を供給する出力端末１と、情報を入出力するとともに電力を受電される入力端末２とをイーサネットケーブル３によって接続してなるＰｏＥシステムにおいて、出力端末１から特定の応答要求信号を送信した後に入力端末２からの応答信号があることを確認するネゴシエーションによって、入力端末２が受電可能であることを確認してから電力供給を開始する。電力供給開始後は、一定時間毎に出力端末１から応答要求信号を送信し、入力端末２からの応答信号により検出された入力端末２の受電状態に応じて出力端末１からの電力の供給状態を制御し、入力端末２からの応答信号が無くなると出力端末１からの電力供給を中断させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、イーサネット（登録商標）ネットワークにおいて、イーサネットケーブルの空き線を利用して直流電力を供給するＰｏＥ（ＰｏｗｅｒｏｖｅｒＥｔｈｅｒｎｅｔ）システムに関するものである。

ＰｏＥシステムは、イーサネットケーブルの通信に使っていないペア線を利用して直流電力を端末に供給するものであり、図７に示すように、情報を入出力するとともに電力を供給する出力端末１と、情報を入出力するとともに電力を受電される入力端末２をイーサネットケーブル３で接続して構成される。出力端末１はもちろん、入力端末２も従来のイーサネット端末（ＰｏＥ未対応）にはない、検知用回路等の特殊な電気回路が必要である。

出力端末１と入力端末２を接続してからのシーケンスは、図８のようになる。ここで、接続検出では、接続された端末が入力端末（給電可能＝ＰｏＥ対応）であるかの検出処理を行う。クラス分けでは、あらかじめ規定された５段階（クラス）の供給電力の上限値があり、接続された入力端末のクラスの検知処理を行う。このクラス分けはオプションであり、実装しなくてもよい。電力供給では、接続検出およびクラス分けが終了した後、入力端末に向けて電力供給を開始する。メンテナンスモードでは、端末の接続が継続しているかの検知を行う。接続の終了つまり非接続が検出された場合は、電力供給を中断し、アイドル状態に戻る。接続が継続していることが検知された場合は、引き続き電力供給を継続する。

なお、特許文献１にはイーサネットケーブルを用いた給電装置が開示されており、情報を入出力するとともに電力を供給する出力端末と、情報を入出力するとともに電力を受電される入力端末とをイーサネットケーブルによって接続してなる構成が開示されている。
特開２０００−１３４２２８号公報

従来のＰｏＥシステムにおいては、入力端末検知やメンテナンスモードで端末接続状態の確認の処理をするために、出力端末から入力端末の当該回路に一方的にアナログ信号を送出する。入力端末の当該回路は受動部品で構成されており、固有の抵抗値や時定数を持つ。出力端末から送出されたアナログ信号は、この回路を通ることで波形が変形し、入力端末から出力端末に戻る。出力端末では、戻ってきた信号をサンプリングし、その電圧・電流値を基に処理を行う。これらの入力端末の当該回路は受動的なもので、自身の情報を積極的に通知するものではない。

従来のＰｏＥシステムにおいては、アナログ処理のため、検知処理や端末接続状態確認の処理において誤検知が発生しやすい。例えば、従来のイーサネット端末（ＰｏＥ未対応）を接続した場合、端末の回路構成によっては、入力端末であると誤検知して直流電力を供給し、端末の回路を破損する場合がある。また、端末接続状態の確認において、接続が終了したにもかかわらず、接続が継続されていると誤検知して直流電力の供給を継続する場合がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ＰｏＥの接続検知にネゴシエーションを用いることにより誤検知を無くし、信頼性を向上させたＰｏＥシステムを提供することを課題とする。

本発明のＰｏＥシステムによれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、情報を入出力するとともに電力を供給する出力端末１と、情報を入出力するとともに電力を受電される入力端末２とをイーサネットケーブル３によって接続してなるＰｏＥシステムにおいて、出力端末１から特定の応答要求信号を送信した後に入力端末２からの応答信号があることを確認するネゴシエーションによって、入力端末２が受電可能であることを確認してから電力供給を開始することを特徴とするものである。また、電力供給開始後は、図２に示すように、一定時間毎に出力端末１から応答要求信号を送信し、入力端末２からの応答信号により検出された入力端末２の受電状態に応じて出力端末１からの電力の供給状態を制御することを特徴とするものである。また、電力供給開始後の応答要求信号に対して、入力端末２からの応答信号が無くなると出力端末１からの電力供給を中断させることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、出力端末と入力端末間でネゴシエーションを行うことにより、接続された端末が受電可能な端末であるかの検出が正確に行われるため、受電できない端末に電力を供給するおそれがなくなる。
請求項２の発明によれば、電力供給開始後においても、入力端末が接続中であるかの検出が正確に行われるため、接続が終了したにもかかわらず電力供給が継続するおそれがなくなる。また、電力供給開始後においても、給電状態を確認できるために、常に適正な給電状態を維持できる。
請求項３の発明によれば、入力端末が一時的に応答信号の送出ができなくなった場合においても、出力端末から応答要求信号を再送することにより、入力端末とのネゴシエーションができ、信頼性の向上を図ることができる。

請求項４の発明によれば、パルス間隔情報を用いることにより、簡易なハードウェア構成でネゴシエーションを実現できる。
請求項５の発明によれば、ネゴシエーション用の信号にイーサネット信号のＦＬＰを用いることにより、応答要求信号が追加されても全体としての通信効率は下がらない。また、簡易なハードウェア構成でネゴシエーションを実現できる。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係るＰｏＥシステムの構成を示すブロック図である。このＰｏＥシステムは、情報を入出力するとともに電力を供給する出力端末１と、情報を入出力するとともに電力を受電される入力端末２を、イーサネットケーブル３で接続して構成される。図中、ＭＡＣはイーサネット情報信号の処理部、ＰＨＹはイーサネット情報信号の信号変換部、ＲＪ４５コネクタはイーサネットケーブル３を接続するコネクタであり、これらは情報入出力部を構成している。

出力端末１は、上述の情報入出力部（ＭＡＣ１１、ＰＨＹ１２、ＲＪ４５コネクタ１３）のほかに、電力供給部であるＰｏＥ出力部１４、電力供給の制御部であるＣＰＵ１５、ネゴシエーションに用いるＲＳ−２３２Ｃドライバ１６を備えている。入力端末２は、情報入出力部（ＭＡＣ２１、ＰＨＹ２２、ＲＪ４５コネクタ２３）のほかに、電力受電部であるＰｏＥ入力部２４、電力受電の制御部であるＣＰＵ２５、ネゴシエーションに用いるＲＳ−２３２Ｃドライバ２６を備えている。

本実施形態のＰｏＥシステムでは、接続時に出力端末１と入力端末２間でネゴシエーションを行う。出力端末１から、接続された入力端末２は受電可能であるかということを問い合わせる特定の信号（応答要求信号）を送出する。入力端末２では、出力端末１からの応答要求信号を受信すると、自己は受電可能であるとの応答信号を送出する。応答信号を受けた出力端末１はクラス分け（オプション）を行った後、給電を開始する。

本実施形態において、接続検出のネゴシエーションはＲＳ−２３２Ｃプロトコルにて行われる。出力端末１側では、ＣＰＵ１５からＲＳ−２３２Ｃドライバ１６を通してＲＳ−２３２Ｃプロトコルに基づいた応答要求信号を送信し、接続された端末が入力端末（ＰｏＥ対応）であるか問い合わせる。入力端末２側では、ＲＳ−２３２Ｃドライバ２６を通してＲＳ−２３２Ｃプロトコルに基づいた応答要求信号がＣＰＵ２５に入力される。応答要求信号による問い合わせを受けたＣＰＵ２５は、自身はＰｏＥ対応であるとの応答信号を送信する。この応答信号もまた、ＲＳ−２３２Ｃドライバ２６を通してＲＳ−２３２Ｃプロトコルに基づいて送信される。入力端末２からの応答信号を受けた出力端末１のＣＰＵ１５は、クラス分け（オプション）を行った後、ＰｏＥ出力部１４に対し、電力供給を開始するよう命令を出し、ＰｏＥ出力部１４から電力が供給される。

（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２に係るＰｏＥシステムの動作を示すフローチャートである。システムの構成及び接続検出・給電開始までの動作は実施形態１と同様である。本実施形態２のＰｏＥシステムでは、給電開始後にも一定時間毎にネゴシエーションを行うことによって、端末接続状態の検出を行う。出力端末１から、入力端末２は接続中であるかということを問い合わせる特定の信号（応答要求信号）を送信する。入力端末２側では、出力端末１からの応答要求信号を受けて、自身は接続中であるとの情報および給電電圧・給電電力の情報を含む応答信号を送信する。応答信号を受けた出力端末１のＣＰＵ１５は、給電電圧・給電電力の情報を基に適正な値に修正制御された給電を継続する。応答信号を受信できない場合は、出力端末１は入力端末２が接続されていないと判断し、給電を中断する。

給電開始後の動作を図２のフローチャートにより説明する。図中の左側のフローは出力端末１側のＣＰＵ１５の動作を示しており、右側のフローは入力端末２側のＣＰＵ２５の動作を示している。給電開始後に、ＣＰＵ１５のタイマー機能などを用いて、一定時間毎に入力端末２が接続中かを問い合わせる応答要求信号を送信する。この応答要求信号は、ＣＰＵ１５からＲＳ−２３２Ｃドライバ１６を通してＲＳ−２３２Ｃプロトコルに基づいて送信される。その後、ＣＰＵ１５はＲＳ−２３２Ｃドライバ１６を受信状態とし、入力端末２側から応答信号が返信されてくるのを待つ。入力端末２側から出力端末１に対して、自身は接続中であることを知らせる応答信号が返信されれば、応答信号に含まれている給電電圧・給電電力の情報を基に、ＰｏＥ出力部１４に対して制御を行い、適正な値に修正された給電電圧・給電電力の供給を継続する。所定時間内に応答信号を受信できない場合は、出力端末１は入力端末２が接続されていないと判断し、ＰｏＥ出力部１４に対して給電を中断するよう命令を出し、給電は中断される。

入力端末２側では、ＣＰＵ２５によりＲＳ−２３２Ｃドライバ２６を常時は受信状態としておいて、応答要求信号を受信すると、ＲＳ−２３２Ｃドライバ２６を送信状態に切り替えて、自身は接続中であるとの情報と給電電圧・給電電力の情報を含む応答信号を送信する。その後、ＣＰＵ２５は再びＲＳ−２３２Ｃドライバ２６を受信状態とし、次の応答要求信号が受信されるまで待機する。

（実施形態３）
本発明の実施形態３を図３により説明する。図３に示すように、一過性の外来ノイズ等により、入力端末２が応答信号を送信できない場合がある。例えば、応答要求信号が到来したタイミングにイーサネットケーブル３またはＲＳ−２３２Ｃドライバ２６に外来ノイズが混入した場合には、ＣＰＵ２５が応答要求信号を認識できないので、応答信号を返信できない。そこで、出力端末１のＣＰＵ１５では、接続時に応答要求信号を送信した後、入力端末２からの応答信号が返信されない場合であっても、即時にＰｏＥ未対応端末とは判断せずに、問い合わせの応答要求信号を再送する。出力端末１からの応答要求信号の送信回数があらかじめ設定した回数に達しても入力端末２からの応答が無い場合は、入力端末２は接続されていないものと判断し、電力の供給は行わない。

また、給電開始後にも一定時間毎に、端末接続状態の検出を行うべく、出力端末１から入力端末２に対して応答要求信号を送信する。入力端末２側では、出力端末１からの応答要求信号を受けて、自身は接続中であるとの情報および給電電圧・給電電力の情報を含む応答信号を送信する。応答信号を受けた出力端末１のＣＰＵ１５は、給電電圧・給電電力の情報を基に適正な値に修正制御された給電を継続する。応答信号を受信できない場合は、応答要求信号を再送する。出力端末１からの応答要求信号の送信回数があらかじめ設定した回数に達しても入力端末２からの応答が無い場合は、入力端末２は接続されていないものと判断し、給電を中断する。その他の構成及び動作については実施形態１，２と同様である。

（実施形態４）
本発明の実施形態４を図４により説明する。上述の実施形態１〜３では、ネゴシエーションにＲＳ−２３２Ｃドライバ１６，２６を用いているが、この実施形態４では、ネゴシエーションの応答要求信号と応答信号の送受信にパルス間隔情報を用いる。これは、イーサネットケーブル３上を伝送される信号パルスの間隔を利用して応答要求信号と応答信号の情報を伝達するものである。

出力端末１と入力端末２は共に、自己が送信する情報に応じて信号パルス列のパルス間隔を変化させる。また、信号パルス列を受け取った側では、パルス間隔を読み取り、情報を認識する。その他の構成及び動作については、実施形態１〜３と同様である。

（実施形態５）
本発明の実施形態５を図５及び図６により説明する。上述の実施形態１，２では、ネゴシエーションにＲＳ−２３２Ｃドライバ１６，２６を用いているが、この実施形態５では、イーサネット信号のＦＬＰ（ＦａｓｔＬｉｎｋＰｕｌｓｅ）の拡張用リザーブドビットを利用することで、ネゴシエーションを行うことを特徴とする。例えば、出力端末１は、図６に示すＦＬＰの拡張用リザーブドビットのＡ５ビットに情報を入れ、入力端末２はＡ６ビットに情報を入れる。その他の構成及び動作については、実施形態１〜３と同様である。

実施形態１を示すブロック図である。実施形態２の動作を示すフローチャートである。実施形態３を示すブロック図である。実施形態４を示すブロック図である。実施形態５を示すブロック図である。イーサネットのＦＬＰの説明図である。従来のＰｏＥシステムの概略構成を示す説明図である。従来のＰｏＥシステムのシーケンスを示す状態遷移図である。

符号の説明

１出力端末
２入力端末
３イーサネットケーブル
１４ＰｏＥ出力部（電力供給部）
２４ＰｏＥ入力部（電力受電部）

Claims

情報を入出力するとともに電力を供給する出力端末と、情報を入出力するとともに電力を受電される入力端末とをイーサネットケーブルによって接続してなるＰｏＥシステムにおいて、出力端末から特定の応答要求信号を送信した後に入力端末からの応答信号があることを確認するネゴシエーションによって、入力端末が受電可能であることを確認してから電力供給を開始することを特徴とするＰｏＥシステム。
請求項１において、電力供給開始後は、一定時間毎に出力端末から応答要求信号を送信し、入力端末からの応答信号により検出された入力端末の受電状態に応じて出力端末からの電力の供給状態を制御するとともに、入力端末からの応答信号が無くなると出力端末からの電力供給を中断させることを特徴とするＰｏＥシステム。
前記ネゴシエーションにおいて、入力端末からの応答信号が無い場合に、所定回数だけ出力端末から応答要求信号を再送することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＰｏＥシステム。
前記ネゴシエーションの応答要求信号または応答信号の送信にパルス間隔情報を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＰｏＥシステム。
前記ネゴシエーションの応答要求信号または応答信号の送信にイーサネット信号のＦＬＰを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＰｏＥシステム。