JP2013531425A - 縦続接続されたパワーオーバーイーサネット(登録商標)システム - Google Patents

縦続接続されたパワーオーバーイーサネット(登録商標)システム Download PDF

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Abstract

PoEシステムで使用するPoEデバイス200が説明される。PoEデバイス200は、デバイスを上流のPoEデバイスまたは中央制御ユニットに接続するための第1のPoEポート210と、デバイスを下流のデバイスまたは下流のPoEデバイスに接続するための第2のPoEポート220と、第1及び第2のPoEポート210,220間のデータ335及び/または電力通信400を制御するための制御ユニット240と、を有する。制御ユニット240は、さらに、制御ユニット240に給電するための電力320を受けるために第1のPoEポート210に接続された第1の電力入力端子305を有する。

Description

本発明は、パワーオーバーイーサネットシステムの分野、特に、パワーオーバーイーサネットデバイスの給電に関する。
パワーオーバーイーサネット(PoE)は、Cat5またはCat5e型のケーブルなどの標準的なイーサネットケーブルを用いることによって、中程度の消費電力を必要とするデバイスの給電を可能とする標準規格である。通常、パワーオーバーイーサネットシステムでは、複数のデバイスが1つ以上の上記ケーブルに接続され、これにより、デバイスは、PoEスイッチを介してケーブルによって給電される。当該PoEスイッチ(または一般には、PoEデバイス)は、通常、スター型ネットワークトポロジにおけるノードとして適用され、ネットワークの異なるイーサネットブランチ間のネットワークトラフィックを管理するのに役立つ。上記PoEスイッチは、PoE標準規格に従った電気エネルギーを、接続されたデバイスに均等に供給する。当該デバイスは、例えば、家庭のまたは専門的な照明のための照明アプリケーションを含むことができ、あるいは、センサ等であってもよい。
上記の構成は、最大100mの距離まで複数の接続されたデバイスに電気エネルギーを供給する実用的な方法であることが明らかにされている。また、当該システムは、接続されたデバイスの電力が低い場合、または、距離が短い場合に加え、ルータ、DSLモデム、他のスイッチ等、給電されたデバイスが連続運転モードで運転することになっている場合に適していることが明らかにされている。
現在では、コンピュータ及びネットワーク技術のためのデバイス以外の例えば光源などの他のデバイスも、この方法によってエネルギーを供給されるのが好ましいことが明らかとなっている。当該構成は、例えば、複数の独立したPoEデバイスまたはPoEスイッチを有していてもよく、これにより、各デバイスまたはスイッチは、そのごく近傍において、光源などの複数のデバイスに給電する。当該デバイスの特徴は、比較的に高い所要電力、これらが断続的に運転されること、さらに、大抵の場合、常時ネットワーク接続を必要としないことである。
接続デバイスに電力を供給するため、また、自身の電力要求に備えるため(例えば、スイッチの運転を制御する制御ユニットに給電するため)、PoEスイッチは、メイン給電接続などの自らのPoE電力供給装置をローカルに備える。一般的には、当該PoEスイッチは、スイッチに接続されたデバイスが運転されているか否か、または、電力を要求しているか否かに関わらずに、ローカルなPoE電源から電力供給を得る。そのため、PoEスイッチが接続されたデバイスに給電していない場合に、重要な消費電力(待機電力とも称される)が注目される。PoEシステムが一般的に比較的低いまたは中程度の電力アプリケーションのために使用されるという事実に鑑みて、一般的に用いられるPoEスイッチの待機電力要求は、PoEシステムの全体効率に悪影響を及ぼす可能性がある。
この目的のための専用の低出力電源をPoEスイッチに具備させ、つまり、PoE供給を必要とするデバイスが取り付けられていない場合のスイッチ自身の機能に電力を供給することによって、待機電力を軽減することが提案されてきた。しかしながら、これは、システムの原価の著しい増加につながる。
システムで適用されるPoEデバイスのより効率的な給電を可能とするPoEシステムを提供することが好ましいであろう。
従って、本発明の一態様では、PoEシステムで使用するパワーオーバーイーサネット(PoE)デバイスにおいて、デバイスを上流のPoEデバイスまたは中央制御ユニットに接続するための第1のPoEポートと、デバイスを下流のデバイスまたは下流のPoEデバイスに接続するための第2のPoEポートと、第1及び第2のPoEポート間のデータ及び/または電力通信を制御するための制御ユニットと、を有し、制御ユニットは、制御ユニットに給電するための電力を受けるために第1のPoEポートに接続された第1の電力入力端子を有する、PoEデバイスが提供される。
本発明に従ったPoEデバイスは、例えば、デバイスがスター型ネットワークトポロジなどにおけるノードとして運用される、縦続接続されたPoEシステムで適用され得る。実施形態では、PoEデバイスは、PoEスイッチである。本発明に従ったPoEデバイスは、第1及び第2のPoEポート、即ち、Cat5またはCat5e型のケーブルなどのイーサネットケーブルを接続するための端子を持つ。当該端子またはポートにおいて、デバイスまたは他のPoEデバイスは、接続されることができ、これにより、データ及び/または電力が接続コンポーネント間で転送されることを可能にする。当該PoEデバイスを使用するPoEシステムは、例えば、PoEデバイスの第1の端子またはポート、あるいは、複数のPoEデバイスの複数の第1のイーサネット端子に接続された中央サーバを有する。これにより、デバイスの第2の端子またはポートが照明アプリケーションなどのデバイスに接続するために使用される。一般的に、PoEデバイスの第1のPoEポートは、PoEデバイスを、PoEデバイスによって給電または制御される、デバイスの上流コンポーネントに接続するために使用される。
本文書の意味では、上流の接続はデバイスから離れている接続と考えられる一方、下流の接続はデバイスへ向かう、または、例えば、中央サーバから離れている接続と考えられる。
実施形態では、本発明に従ったPoEデバイスは、複数のデバイスがPoEデバイスに、例えば、PoEデバイスの第1のイーサネット端子において接続された中央サーバの下流に接続されることを可能とする、複数の第2の端子を備えている。
本発明に従ったPoEデバイスは、デバイスの運転、即ち、第1及び第2のPoEポート間及び/またはPoEポートと制御ユニットとの間のデータ及び/または電力通信を制御する制御ユニットをさらに有する。当該制御ユニットは、例えば、マイクロプロセッサ等を有していてもよく、必要とされた場合には、上流または下流のコンポーネント間で適切な接続がなされることを保証する。
本発明によれば、適用されるPoEデバイスの制御ユニットは、さらに、第1のPoEポートを介して電力を供給されるように設けられる。これを実現するために、制御ユニットの電力入力端子は、制御ユニットに給電するための電力を受けるため第1のPoEポートに接続される。そのため、本発明に従ったPoEデバイスは、デバイスの制御ユニットに給電するための別個の電源に頼る必要がない。それどころか、制御ユニットへの電力要求は、第1のPoEポートを介して得た電力を使用することで満たされる。電力は、別個の、任意のデータ通信から分離した信号として供給され、あるいは、使用される種類またはイーサネット接続に依存するデータ信号に重畳され得る。そのため、電力または電力供給信号は、例えば、上流に配置された中央サーバまたはPoEデバイスによって供給され得る。デバイスの下流の電力供給されるデバイスの電力要求が比較的低い(例えば、センサ等)場合、上記デバイスは、電力供給信号によって等しく給電されるようにしてもよい。従って、実施形態では、第1のPoEポートは、下流のデバイスまたは例えば他のPoEデバイスに給電するための第2のPoEポートに電力または電力供給信号を提供するため、第2のPoEポートにさらに接続される。
中程度または比較的高い電力要求に対処するため、PoEデバイス内に電源を含むことが好ましいことがある。従って、実施形態では、本発明に従ったPoEデバイスは、下流のデバイスに電力を供給するための第2のPoEポートに接続された、及び/または、制御ユニットに給電するための制御ユニットの他の電力入力端子に接続された、電源をさらに有する。当該実施形態では、多様なオプションまたは運転モードが、下流のデバイス及び/またはデバイス制御ユニットに給電するために存在する。運転モードは、例えば、下流のデバイスの瞬時電力要求に依存して作られてもよい。そのため、PoEデバイスは、例えば、制御ユニットが(オプションで下流のデバイスも)第1のPoEポートを介して得た電力によって電力を供給される第1のモードで運転でき、または、制御ユニットが(オプションで下流のデバイスも)電源によって電力を供給される第2のモードで運転できる。結果として、上記実施形態に従ったPoEデバイスは、電力を供給されるデバイスの電力要求の変化に対して容易に適応することができる。これは、特に、デバイスが断続的にのみ運転される場合に、システム全体の効率を改善することを可能とする。当該デバイスの例として、照明アプリケーションが挙げられる。当該アプリケーションがオフにされた(または、低輝度で運転された)場合、PoEデバイスは、例えば、第1のモードで運転でき、これにより、制御ユニット及び照明アプリケーションが第1のPoEを介して得たような電力供給信号によって給電される。第1のモードで運転している場合、電源は、オフにでき、これにより、比較的低い電力レベルで運転している場合に上記の電力供給で発生する待機損失を低減する。ここで、一般的に用いられる電源は、メイン電源接続部と、メイン電源を制御ユニットに給電するための適切な電圧レベルに変換するための電力変換装置(例えば、(電子的)変圧器及び整流器を含む)とを含むことに留意すべきである。照明アプリケーションがオンにされると、第1のPoEポートを介するよりも電源を介して照明アプリケーションに給電する方がより効率的であろう。これにより、第1のPoEポートにおいて接続されたイーサネットケーブルにわたって発生する損失を低減することができる。
上述したように、種々の接続(例えば、第1及び第2のPoEを接続すること、または、第1のPoEと制御ユニットとを接続することなど)が、制御ユニット、または、第2のPoEにおいて接続された下流のデバイスのいずれかに給電するために、本発明に従ったPoEデバイスでは用いられてもよい。上記接続は、選択的に操作(開かれるか閉じられるか)されてもよく、従って、動かない、固定された接続とみなされるべきでなく、むしろ制御可能な、例えば、制御ユニットまたは中央制御ユニットによって制御される接続としてみなされるべきである。接続を開くか閉じるかは、例えば、給電されるデバイスの瞬時電力要求に基づいて決定されてもよい。そのため、デバイスの制御ユニットまたは中央制御ユニットは、デバイスの運転モードを決定したり、これに応じて種々の接続を制御したりすることができる。
実施形態では、本発明に従ったPoEデバイスは、(例えば、第1のPoEで受信される)入力信号をデータ信号と電力供給信号とに分けたり、データ信号と電力供給信号とを第2のPoEへの出力信号に結合したりする1つ以上のパワースプリッタを備えている。
本発明に従ったPoEデバイスは、例えば、本発明に従ったPoEシステムで適用されてもよい。ここで、PoEシステムは、中央制御ユニット及び本発明に従った1つ以上のPoEデバイスを有し、中央制御ユニットは、本発明に従ったPoEデバイスの1つ以上の第1のPoEポートに接続された1つ以上の出力PoEポートを持つ。当該システムでは、中央制御ユニット(例えば、中央サーバまたはPoEデバイス)は、例えば、どのようにしてPoEデバイスが給電されるかを決定することができる。例として、中央制御ユニットは、システムのPoEデバイスの下流に接続されたデバイスの電力要求を表す入力信号を受信することができ、当該信号に基づいて、どのようにしてPoEデバイスが給電されるかを決定することができる。デバイスの電力要求がゼロであれば、中央サーバは、PoEデバイスを完全に切るようにすら設けられてもよい。
本発明に従ったPoEシステムは、例えば、1つ以上の照明ユニット(例えば、LED照明ユニット)がPoEシステムの1つ以上のPoEデバイスの1つ以上の第2のPoEポートのそれぞれに接続された照明アプリケーションに適用されてもよい。
本発明のこれらの及び他の態様が、以下の詳細な説明を参照することによってより理解され、且つ、同様の符号が同様の部品を示す添付の図面と関連してより考慮されるように、より容易に理解されるであろう。
図1は、本発明に従ったPoEシステムを概略的に示している。 図2は、本発明に従ったPoEデバイスの実施形態を概略的に示している。
図1は、本発明の実施形態に従ったPoEシステムを示している。本実施形態では、中央制御ユニット(例えば、電源を備えるサーバまたはPoEデバイス)が、イーサネット接続120を介してPoEデバイス111,112及び113に接続された3つの出力PoEポート(101,102及び103)を持つことが示されている。PoEデバイス111,112及び113は、例えば、建物内の色々な場所に設置されてもよい。PoEデバイス111,112及び113は、以下でより詳細に説明される、本発明に従ったPoEデバイスである。特に、PoEデバイスは、PoEスイッチであってもよい。PoEスイッチ(一般的に、PoEデバイス)は、例えば、PoEスイッチの下流に接続された1つ以上のデバイス130に電力を供給するために用いられてもよい。当該デバイスは、例えば、他のPoEデバイスまたはスイッチ、あるいは、センサ、制御装置または他の種類の装置であってもよい。PoEデバイス111,112及び113、並びに、当該デバイスに接続されたデバイス130の電源は、デバイスのトポロジに起因して、種々の態様で実現され得る。例として、デバイス、特に、デバイスの制御ユニットは、イーサネット接続120を介して受信される電力供給信号によって給電されるか、または、デバイスのローカル電源(図示省略)から給電されてもよい。当該制御ユニット(例えば、マイクロプロセッサ等を有していてもよい)は、デバイスの電源オン及び電源オフシーケンスを管理するために設けられてもよい。これは、例えば、PoEデバイスのオペレーションソフトウェアの一部である、ソフトウェアモジュールで実装されてもよい。PoEデバイスの給電が実際にどのようにして行なわれるのかは、PoEデバイスの(ローカルの)制御ユニットによって制御されてもよいし、または、中央制御ユニットによって制御されてもよい。後者においては、スイッチに接続されたデバイス130によって電力及び機能が全く必要とされない場合、PoEデバイス及び中間スイッチをも潜在的に含めて、完全に電源を切られてもよい。そのため、PoEデバイスの電源オン及び電源オフシーケンスは、実施形態では、中央制御ユニットによって管理されてもよい。当該PoEシステムでは、以下の運転シーケンスが発生する。即ち、PoEデバイスへの接続が要求されたことを検出後、まず、このデバイスが、中央制御ユニットにより、関連するブランチ(例えば、関連するイーサネット接続120)のPoE機能をスイッチオンすることによって起動される。PoEデバイスが通常の運転を確立した後、要求された接続に関して任意の関連する(例えば、ネットワークパケットという形の)、及び、(例えば、中央制御ユニットで)しばらくバッファされたデータが、PoEデバイスへ配信されてもよい。ここで、受信されたデータに基づいて、PoEデバイスでは、接続されたPoEデバイスが電源オンされる必要があるかどうかを決定してもよい。その必要がある場合、PoEスイッチの電源が起動される。なお、電力要求に依存して、電源を介するよりもイーサネット接続を介してデバイスに給電するかどうかを決定してもよいことに留意すべきである。中程度のまたは高い電力要求の場合、(ローカル)電源からデバイスに給電することが決定されてもよい。また、任意で、PoEデバイスの制御部分(例えば、制御ユニット(図示省略))の電力要求もローカル電源から取られてもよく、これにより、中央制御ユニット100とPoEデバイスとの間のイーサネットケーブル120での潜在的な電力損失を低減できる。
その後、デバイスが停止され、当該デバイスが現在起動中の唯一のデバイスであった場合、PoEデバイスのPoE電源は、再び停止されてもよく、電力供給は、中央制御ユニットへ移されてもよい。PoEデバイスがネットワークへの接続をもはや必要としないことが(例えば、中央制御ユニットに提供されるユーザ入力信号によって)検出された場合、デバイスの制御ユニットを含む、全てのPoEデバイスは、電源オフされてもよく、PoE電力はケーブル120から取り除かれる。本発明によって、断続的に運転するPoEをベースにした設備における電力消費が軽減され得る。これは、PoE標準規格に基づいた効率的な電力分配システムを実現するために、また、一般的なコンピュータネットワークデバイスでないデバイスのために、特に有用である。本発明は、このため、PoE標準規格に基づいた、効率的な建築物照明設備を実現するために、特に有用である。
図2では、PoEデバイスの実施形態、特に、本発明に従ったPoEスイッチが概略的に示されている。PoEスイッチ200は、例えばPoEスイッチを上流の中央制御ユニットまたは他のPoEスイッチに(イーサネットケーブル(図示省略)を介して)接続するために使用され得る第1のPoEポート210を有する。PoEスイッチは、給電及び/または制御される、下流のデバイスに接続するために使用され得る3つの第2のPoEポート220をさらに有する。当該デバイスは、例えば、センサ、ルータ、スイッチ、照明アプリケーションなどであってもよい。各PoEポートは、図示されるように、パワースプリッタ230を備えている。当該パワースプリッタは、(例えば、第1のPoEポート210で受信される)入力信号をデータ信号と電力供給信号とに分けるために、データ信号335と電力供給信号320とを第2のPoEポート220への出力信号に結合するために、使用されてもよい。電力供給信号は、例えば、制御ユニットの電力入力端子305に提供されてもよく、制御ユニットに給電するために使用されてもよい。PoEスイッチ200は、第1及び第2のPoEポート間のデータ及び電力通信を制御するための制御ユニット240と、PoEスイッチのローカル電源250とをさらに有する。図示されるような実施形態では、ローカル電源250は、第2のPoEポート220に供給電力を与えるために(310によって示されている)、及び/または、制御ユニットの電力入力端子315において制御ユニットに供給電力を与えるために(300によって示されている)、使用され得る。ローカル電源250は、例えば、電源端子255への接続部を含んでいてもよい。ローカル電源からの電力要求がない場合、制御ユニット240は、適切な制御信号400によって電源を切ってもよい。本発明によれば、制御ユニット240は、制御ユニットの電力入力端子305を介して、第1のPoEポートを介して受信された(320によって示されている)電力供給信号によって給電されてもよい。図示されているような実施形態では、第1のPoEポートで受信された信号340は、データ信号330と、PoEスイッチ200の制御ユニットに給電するために使用され得る電力供給信号320とに分けられる。代わりに、または、加えて、電力供給信号320は、第2のPoEポートに接続されたパワースプリッタを介してデバイスに電力供給信号を与えることによって、第2のPoEポート220に接続された任意のデバイスに給電するために使用されてもよい。当該構成は、制御ユニット240及び第2のPoEポートに接続されたデバイスの両方への電力供給の柔軟な態様を可能とする。実施形態では、制御ユニットは、例えば、瞬時電力要求に基づいて、どの接続を介して制御ユニットまたはデバイスに給電されるかを制御する。これは、照明アプリケーションなどの断続的に運転されるデバイスのためでさえ、PoEスイッチが効率的な態様で運転するのを可能とする。要求に応じて、本発明の詳細な実施形態がここで開示される。しかしながら、開示された実施形態は本発明の単なる一例であって、種々の形式で具体化され得ることが理解されるべきである。従って、ここで開示された特定の構造的及び機能的な詳細は限定して解釈されるべきでなく、単に請求の範囲の基礎として、また、本発明を実際の任意の適切な詳細な構造物に様々に使用することを当該技術分野における当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。さらには、ここで用いられた文言及び語句は、限定することを意図されたのではなく、むしろ、理解可能な本発明の説明を提供することを意図されたものである。
ここで用いられた「a」または「an」なる文言は、1または1より多いものとして定義される。また、ここで用いられた「複数」なる文言は、2または2より多いものとして定義される。さらに、ここで用いられた「他」なる文言は、少なくとも2番目またはそれより多いものとして定義される。また、ここで用いられた「含む」及び/または「持つ」なる文言は、「有する」(例えば、他の要素またはステップを除外しないオープンランゲージ)として定義される。さらに、請求項中の任意の参照符号は、請求項または本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
特定の手段が相互に異なる従属項で言及されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に用いられないということを示すものではない。
単一のプロセッサまたは他のユニットが、請求項で言及された幾つかの項目の機能を満たしてもよい。
ここで用いられた、プログラム、ソフトウェアアプリケーションなどの文言は、コンピュータシステムで実行されるために設計された命令のシーケンスとして定義される。プログラム、コンピュータプログラム、または、ソフトウェアアプリケーションは、サブルーチン、関数、プロシージャ、オブジェクトメソッド、オブジェクト実装、実行可能なアプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、共有ライブラリ/動的ロードライブラリ、及び/または、コンピュータシステムで実行されるために設計された他の命令シーケンスを含んでいてもよい。

Claims (14)

  1. パワーオーバーイーサネット(PoE)システムで使用するPoEデバイスにおいて、
    前記PoEデバイスを上流のPoEデバイスまたは中央制御ユニットに接続するための第1のPoEポートと、
    前記PoEデバイスを下流のデバイスまたは下流のPoEデバイスに接続するための第2のPoEポートと、
    前記第1及び第2のPoEポート間のデータ及び/または電力通信を制御するための制御ユニットと、を有し、
    前記制御ユニットは、前記制御ユニットに給電するための電力を受けるために前記第1のPoEポートに接続された第1の電力入力端子を有する、PoEデバイス。
  2. 前記下流のデバイスに電力を供給するための前記第2のPoEポートに接続された、及び/または、前記制御ユニットに給電するための前記制御ユニットの第2の電力入力端子に接続された、電源をさらに有する、請求項1記載のPoEデバイス。
  3. 前記第1のPoEポートは、PoEデバイスの前記下流のデバイスに給電するための前記第2のPoEポートに電力を供給するための前記第2のPoEポートに接続される、請求項1または2に記載のPoEデバイス。
  4. 前記電源の前記第2のPoEポートへの接続、及び/または、前記制御ユニットの前記第1のPoEポートへの接続は、前記制御ユニットによって制御される、請求項2記載のPoEデバイス。
  5. 前記制御ユニットは、前記制御ユニットが前記第1のPoEポートを介して給電される第1のモード、及び、前記制御ユニットが前記電源によって給電される第2のモードで、前記PoEデバイスを運転する、請求項4記載のPoEデバイス。
  6. 前記電源は、前記PoEデバイスが前記第1のモードで運転されている場合、前記制御ユニットによって停止されている、請求項5記載のPoEデバイス。
  7. 前記第1または第2のモードのいずれかでの前記PoEデバイスの運転は、前記デバイスの電力要求に基づいて決定される、請求項5または6に記載のPoEデバイス。
  8. 前記制御ユニットは、前記PoEデバイスの前記電力要求が所定の閾値より低い場合、前記第1のモードで前記PoEデバイスを運転する、請求項7記載のPoEデバイス。
  9. 前記電力は、データ信号に重畳された電力供給信号として供給される、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のPoEデバイス。
  10. 前記電力供給信号を前記第1のPoEポートで受信された入力信号から分離し、前記第1の電力入力端子に前記電力供給信号を供給するための、前記第1のPoEポート及び前記制御ユニットに接続された第1のパワースプリッタをさらに有する、請求項9記載のPoEデバイス。
  11. 前記電力供給信号及び他のデータ信号を前記第2のPoEポートへの出力信号に結合するための、前記第2のPoEポート及び前記制御ユニットに接続された第2のパワースプリッタをさらに有する、請求項9または10に記載のPoEデバイス。
  12. 1つ以上のPoEデバイスに電力を供給するためのPoEシステムにおいて、
    1つ以上の出力PoEポートを持つ中央制御ユニットと、
    前記1つ以上の出力PoEポートが前記1つ以上のPoEデバイスの1つ以上の第1のPoEポートのそれぞれに接続される、請求項1乃至11に従った1つ以上のPoEデバイスと、を有する、PoEシステム。
  13. 前記中央制御ユニットは、サーバまたはPoEデバイスである、請求項12記載のPoEシステム。
  14. 請求項12または13に記載のPoEシステムと、
    前記1つ以上のPoEデバイスの1つ以上の第2のPoEポートのそれぞれに接続された1つ以上の照明ユニットと、を有する、照明アプリケーション。
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