JP4339188B2

JP4339188B2 - Ｌａｎ給電システム

Info

Publication number: JP4339188B2
Application number: JP2004184951A
Authority: JP
Inventors: 純一渡部
Original assignee: NEC Engineering Ltd
Current assignee: NEC Engineering Ltd
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: JP2006013683A

Description

本発明は、LANに接続されている機器へ給電部から電力を供給するLAN給電システムに関する。

LANに接続されている機器（LAN機器）に給電するには、LAN機器個々に商用電源からＡＣアダプタ等を介して電源供給する(ローカル給電)のが一般的である。しかし、この給電方法では、LAN機器を設置するための準備作業が煩雑であり、またLAN機器の設置位置を変更する度に操作員が手動で設置位置をネットワークに対して明確にする必要があり、LAN機器のポータビリティ性に欠ける。

そこで、データ伝送に使用されるUTP（Unshielded Twist Pair）ケーブルの２ペア線を用い、送信回線および受信回線に直流電圧を印加することにより、LAN給電機器からLAN機器へ電力を供給するようにした（LAN給電）技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、伝送線路中にはデータ信号が流れていることから、データ信号線の外に給電線を設け、給電線に流れる電流値から、LAN機器が電話端末であると判断した時にのみ給電を継続する技術も公知である（例えば、特許文献２参照）。

なお、LAN給電に関するものではないが、電力が供給されている地域毎の電力量積算計と、地域を複数の領域・区域に分割した区域毎の電力量積算計の和とを比較し、その結果から電力使用量に応じた正しい課金を行うようにした技術も公知である（例えば、特許文献３参照）。

特開2000−134228（第２頁、図１）特開2000−069206（第２頁、図１）特開2003−209938（第５頁、図１）

しかしながら、上述した特許文献１および特許文献２に記載の技術では、LAN給電に対して課金する仕組みが無いため、同じ通信量であれば、LAN給電を受けているユーザーの方が享受できるサービスが多いことになるので、ローカル給電との間でサービス格差が生じてしまうという第１の問題点がある。

また、LAN給電機器には、通信端末以外の機器が単に電力を採るためだけに接続されることがある。例えば、携帯電話充電器や扇風機などが、パーソナルコンピューターのUSBインターフェースに接続され、パーソナルコンピューターからUSBを通してそれらの機器に給電させることが現在可能な状況である。

このインターフェースをUSBからLANに置き換えて考えてみると、このような場合、上述の従来技術では、LAN機器が給電対象か否かの判断を行う仕組みが、LAN給電機器の製造会社独自の方法などで規定されているため、通信端末以外の機器はそれら規定で問題なしと判定されると給電を受けることができてしまう。その結果、LAN給電機器を管理する通信会社、あるいは世帯間で共通的にLAN給電機器を管理するマンション管理組織類にとって、通信時以外にも不当に電力を採られることがあるという第２の問題点がある。

本発明の目的は、上記事実に鑑み、通信端末へ給電した電力量に対して課金できるLAN給電機器のLAN給電システムを提供することにある。

請求項１記載の発明は、LANに接続されているLAN機器（図１の２ａ〜２ｎ）へLAN（図１の１５）を介して電力を供給するLAN給電システムにおいて、LAN機器との間で通信を行うLAN通信手段と、LAN機器が給電対象端末か否かを判断する手段と、LAN通信の状態を監視する手段とを有するLANコントロール部（図２の７）と、LAN機器が給電可能か否かを微弱電流の供給により判断する手段と、LAN機器へ電力を給電する手段を備えている給電制御部（図２の３）と、電流値を電圧値に変換し、アナログ／デジタル変換によりLAN機器への供給電流値を通知する消費電力演算部（図２の４）とから成るLAN機器と１対１対応の給電通信インターフェース（図１，図２の１１）と、消費電力演算部から通知された電流値をメモリ（図２の６）に記憶し、供給している電圧の値とから電力を演算して、演算結果をメモリに記憶し、記憶された供給電力と、電力が供給されていた時間とを積算し、電力の単金を元に課金すべき電力料を給電対象端末毎に演算するCPU（図２の５）とを有することを特徴とするLAN給電システムである。

請求項２記載の発明は、請求項１の発明において、給電通信インターフェースを給電HUB（図１の１）に設けたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、給電通信インターフェースの１つに、CPUおよびメモリに代わるサーバー（図４の９）を接続したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、LANに接続されているLAN機器へLANを介して電力を供給するLAN給電方法において、LANのリンク状態によりLAN機器がLAN通信可能か判断する段階と、LAN通信可能な場合は微弱電流を流し、このとき流れた電流値により接続されたLAN機器が給電可能か判断する段階と、給電可能なLAN機器が接続されていた場合は給電を開始し、その時刻をメモリへ記憶する段階と、給電の初期電流値を測定してメモリに記憶する段階と、前回測定した電流値と比較し、前回の測定値と差分がある場合は、その時点の電流値と時刻をメモリに記憶する段階と、電流値がゼロになっているかを判断し、ゼロの状態が所定回数連続で測定されたときは給電を停止して、その時刻をメモリに記憶する段階と、メモリに記憶されたの内容を元に、電流値と給電している電圧値で消費電力を計算し、電力が供給されていた時間と積算することでLAN機器毎に課金処理を行う段階とを有することを特徴とするLAN給電方法である。

本発明の第１の効果は、給電を受けているLAN機器のユーザーと受けていないLAN機器のユーザーとの間のサービス格差を解消することができるということである。その理由は、本発明のLAN給電システムは、給電対象端末毎に課金する構成としたため、商用電源から電力を供給した場合に請求される料金が通信料と使用した電力料であるのに対し、LAN給電により電力を供給した場合、現状では通信料だけの請求であったものが、そこで使用した電力に対しても課金でき、サービスに対する対価を平等にすることができるからである。

本発明の第２の効果は、LAN端末以外の給電のみを必要とする機器に対しても、課金することを条件に給電することが可能になるということである。その理由は、給電開始、電流監視、電流値測定、給電停止のシーケンスにおいて、LANの通信状態とは別に電流の監視を行い、その電力量に応じて課金する仕組みを持っているためである。

本発明の第３の効果は、LAN接続される給電対象端末毎に電力の監視を行い、消費電力を演算し演算結果から課金する構成を採用したため、予め一定の電力消費量を決めておくことで、IP電話などのシステムにおいて、通話量ではなく電力供給量によるプリペイド方式等の課金を実現することが可能となるということである。

本発明のLAN給電システムは、UTPケーブルによるLAN通信手段と、接続される給電対象端末が給電可能か否か判断する手段と、その端末がLAN通信を行う端末か否か判断する手段と、そのLAN通信の状態を監視する手段と、接続された端末へ電力を給電する手段と、その端末への供給電力に対する供給電力演算手段と、その演算手段により算出された供給電力の演算結果を記憶しデータベース化する手段と、供給電力の結果から電力の単金を元に演算し給電対象端末毎に課金する手段を備えている。

次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の一実施の形態としてのLAN給電システムが示されている。このLAN給電システムは、給電HUB１とUTPケーブル１５を介して接続された給電対象端末２ａ〜２ｎ（代表参照番号を２とする）に対して、給電HUB１からUTPケーブル１５を介して電力を供給する。

給電対象端末２は、IP電話端末等通信端末の他、携帯電話充電器や扇風機などのような機器をも包含する。これらの機器は単にLAN給電を受けるためだけにUTPケーブル１５に接続される。

給電HUB１には、給電対象端末２と１対１対応に当該給電対象端末２への給電に対して課金する給電通信インターフェース部１１が組み込まれている。給電はUTPケーブル１５を介して行うが、その代わりにSTP（Shielded Twisted-Pair Wire）を用いても良い。

図２は給電HUB１の構成が１つの給電通信インターフェース部１１の詳細とともに示されている。図２において、給電HUB１はCPU５とメモリ６を備えている。給電通信インターフェース部１１は、給電制御部３，消費電力演算部４，LANコントロール部７およびコネクタ８を備えている。CPU５およびメモリ６と、給電制御部３，消費電力演算部４およびLANコントロール部７との間は制御ケーブル１４で接続され、消費電力演算部４とコネクタ８の間は給電線１２、LANコントロール部７とコネクタ８の間はLAN通信線１３で接続されている。

コネクタ１１は、LAN通信において一般的なRJ-45コネクタであり、給電線１２，LAN通信線１３およびLAN機器２を接続するUTPケーブル１５を終端している。

LANコントロール部７は、UTPケーブル１５を介して給電対象端末２との間で通信を行うLAN通信手段と、UTPケーブル１５が接続されるLAN機器が給電対象端末２か否かを判断する（図１ではこの判断済み）手段と、LAN通信の状態を監視する手段とを有する。

給電制御部３は、CPU５のコントロールに基づき、給電対象端末２が給電可能か否かを微弱電流の供給により判断する手段と、リレーやフォトモスリレーなどによってスイッチし、給電対象端末２へ電力を給電する手段を備えている。

消費電力演算部４は、オペアンプ，抵抗器の構成によって電流値を電圧値に変換し、アナログ／デジタル変換により給電対象端末２への供給電流値をCPU５に通知する。

CPU５は、消費電力演算部４から通知された電流値をメモリ６に記憶し、供給している電圧の値とから電力を演算する。そして、演算結果をメモリ６に記憶し、記憶された供給電力と、電力が供給されていた時間とを積算し、電力の単金を元に課金すべき電力料を演算する。

次に、以上のように構成された本LAN給電システムの動作について図３のフローチャートに沿って説明する。図３において、ステップＳ１〜Ｓ５は給電開始までの給電シーケンスを示し、ステップＳ６〜Ｓ１５は電流監視および電流値測定のシーケンスを示す。

給電対象端末２が給電HUB１に接続されると、先ず、LANコントロール部７にてLANのリンク状態によりLAN通信が可能か判断され（図３のステップＳ１）、この時点でLANがリンクアップしている状態(OSI参照モデルのレイヤ２までのリンクアップ)であれば（ステップＳ１でYes）、給電対象端末２に対しての給電は不要ということになるので、給電のシーケンスは終了する。

ここで、LANがリンクダウンしている状態（OSI参照モデルのレイヤ１までの立ち上がり、もしくは全く起動していない状態）の場合（ステップＳ１でNo）、給電制御部３より微弱電流（約1.5Vから5V程度の電圧をかけた状態）を流し（ステップＳ２）、このとき流れた電流値により、接続された給電対象端末２が給電可能か判断する（ステップＳ３）。給電可能な給電対象端末２が接続されていた場合、給電制御部３は給電を開始し（ステップＳ４）、その時刻をメモリ６へ記憶する（ステップＳ５）。このような給電開始までのシーケンスは、給電対象端末２が接続されたことを検出するために常時行われているシーケンスである。

次に、電流監視および電流値測定シーケンスに移る。電流監視および電流値測定のシーケンスにおいては、消費電力演算部４が、先ず初期値として電流値を測定し（ステップＳ６）、この電流値をCPU５によりメモリ６に記憶する（ステップＳ７）。ここで、制限値（給電HUB１の電源設計時に適宜決める電流の上限値）を超えているか判定し（ステップＳ８）、超えていれば（ステップＳ８でYes）、即刻、給電停止としてその時刻をメモリ６に記憶する（ステップＳ１５）。

一方、制限値を超えていない場合（ステップＳ８でNo）、CPU５は前回測定した電流値と比較する（ステップＳ９）。その結果、前回の測定値と差分がある場合は（ステップＳ９でYes）、その時点の電流値と時刻をメモリ６に記憶する（ステップＳ１０）。

その後、電流値がゼロになっているかを判断し（ステップＳ１２）、ゼロでなければ（ステップＳ１２でNo）、再度電流値測定を行う（ステップＳ６）。電流値がゼロになっていた場合（ステップＳ１２でYes）、「Ｆ」の値をカウントアップする（ステップＳ１３）。このゼロの状態が「ｍ」回連続で測定されたとき（ステップＳ１４でYes）、給電を停止し、その時刻をメモリ６に記憶する（ステップＳ１５）。ステップＳ１３における「Ｆ」とは電流値がゼロになった回数であり、また「ｍ」の値は、給電HUB１の運用時に適宜決定する。「ｍ」回までの間は（ステップＳ１４でNo）、再度電流値測定を行う（ステップＳ６）。

なお、ステップＳ９において、その時点の電流値と前回の測定値との差分がなく（ステップＳ９でNo）、「Ｆ」の値が０であれば（ステップＳ１１でYes）無条件で再度電流値測定を行う（ステップＳ６）。「Ｆ」の値が０でない場合は（ステップＳ１１でNo）、ステップＳ１２〜Ｓ１５が実行される。

本発明では、上記のとおり、電流値を監視することによって得られたメモリ６の内容を元に、CPU５は電流値と給電している電圧値で消費電力を計算し、電力が供給されていた時間と積算することで課金を行っている。この消費電力の詳細な算出方法は、既知であるため説明を省略する。

実施例２は、その基本的構成は実施例１のとおりであるが、大規模なネットワークの給電に対する課金を管理するために、CPU５とメモリ６による電流値の記憶部分、その活用方法について更に工夫している。その構成を図４に示す。

図４において、給電通信インターフェース１１の１つにサーバー９を接続し、実施例１のCPU５とメモリ６により行われていた電流値、イベント発生の時刻等の記憶と、給電に対する課金の管理をサーバー９に置き換えている。サーバー９は給電HUB１よりLANを経由して送信される給電に関する情報(電流値、電圧値、電力供給時間等)をサーバー９内の記憶装置１０に記憶し、このサーバー９により給電の監視、管理を行う。

この実施例では、給電に関する情報をサーバー９で保持し、その処理もサーバー９専用のCPUで行うことが可能なため、給電HUB１によるよりも大規模なネットワークの情報を扱えるという効果が得られる。なお、サーバー９は専用のものではなく、汎用のPCなどで構成してもよい。

なお、上記実施例１または実施例２において、予め消費電力値の上限を決めておくことで、CPU５と給電制御部３を連携させ、その電力値を超える給電を行わないようにする仕組みを持たせてもよい。これにより、通話量ではなく電力供給量によるプリペイド方式等の課金を実現することが可能となる。

また、給電HUB１を他種のネットワーク機器に置き換えてもよい。

本発明のLAN給電システムの実施例１を示す図図１における給電HUB１１の詳細を示す図本発明のシーケンスフローチャート本発明のLAN給電システムの実施例２を示す図

符号の説明

１給電ＨＵＢ
２ａ〜３ｃ LAN機器
３給電制御部
４消費電力演算部
５ＣＰＵ
６メモリ
７ LANコントロール部
８コネクタ
９サーバー
１０記憶装置
１１給電通信インターフェース部
１２給電線
１３ LAN通信線
１４制御バス
１５ UTPケーブル

Claims

LANに接続されているLAN機器へLANを介して電力を供給するLAN給電システムにおいて、
LAN機器との間で通信を行うLAN通信手段と、LAN機器が給電対象端末か否かを判断する手段と、LAN通信の状態を監視する手段とを有するLANコントロール部と、
LAN機器が給電可能か否かを微弱電流の供給により判断する手段と、LAN機器へ電力を給電する手段を備えている給電制御部と、
電流値を電圧値に変換し、アナログ／デジタル変換によりLAN機器への供給電流値を通知する消費電力演算部とから成るLAN機器と１対１対応の給電通信インターフェースと、
前記消費電力演算部から通知された電流値をメモリに記憶し、供給している電圧の値とから電力を演算して、演算結果をメモリに記憶し、記憶された供給電力と、電力が供給されていた時間とを積算し、電力の単金を元に課金すべき電力料を演算しするCPUとを有することを特徴とするLAN給電システム。
前記給電通信インターフェースを給電HUBに設けたことを特徴とする請求項１に記載のLAN給電システム。
前記給電通信インターフェースの１つに、前記CPUおよびメモリに代わるサーバーを接続したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のLAN給電システム。
LANに接続されているLAN機器へLANを介して電力を供給するLAN給電方法において、
LANのリンク状態によりLAN機器がLAN通信可能か判断する段階と、
LAN通信可能な場合は微弱電流を流し、このとき流れた電流値により接続されたLAN機器が給電可能か判断する段階と、
給電可能なLAN機器が接続されていた場合は給電を開始し、その時刻をメモリへ記憶する段階と、
給電の初期電流値を測定してメモリに記憶する段階と、
前回測定した電流値と比較し、前回の測定値と差分がある場合は、その時点の電流値と時刻をメモリに記憶する段階と、
電流値がゼロになっているかを判断し、ゼロの状態が所定回数連続で測定されたときは給電を停止して、その時刻をメモリに記憶する段階と、
メモリに記憶されたの内容を元に、電流値と給電している電圧値で消費電力を計算し、電力が供給されていた時間と積算することで前記LAN機器毎に課金処理を行う段階とを有することを特徴とするLAN給電方法。