JP4454665B2

JP4454665B2 - パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）システムのためのコモンモードのデータ伝送

Info

Publication number: JP4454665B2
Application number: JP2007543057A
Authority: JP
Inventors: ドゥエリー，デビッド・マクリーン; スタインマン，ジョン・アーサー，ジュニア
Original assignee: Linear Technology LLC
Current assignee: Linear Technology LLC
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: CN101061667A; KR20070072581A; US8831211B2; US20060109728A1; CN103107893B; JP2008521342A; WO2006055163A9; EP1813056A1; CN103107893A; WO2006055163A1; EP1813056B1; KR100864768B1

Description

技術分野
この開示は電源システムに関し、より特定的には、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）（ＰｏＥ（Power over Ethernet（登録商標）））システムにおいてコモンモードでデータ伝送を行なうための回路および方法に関する。

背景技術
長年にわたり、イーサネット（登録商標）はローカルエリアネットワーキングに対して一般に使用される方法となってきた。イーサネット（登録商標）規格の元であるＩＥＥＥ８０２．３グループは、イーサネット（登録商標）ケーブリングを介する電力の供給を規定しＩＥＥＥ８０２．３ａｆとして公知である規格へと発展してきた。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格が規定しているパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムは、給電機器（ＰＳＥ）から非シールドツイストペア配線を介して、リンクの反対側に位置する受電装置（ＰＤ）に電力を送出することを伴う。従来より、ＩＰ電話、無線ＬＡＮアクセスポイント、パーソナルコンピュータおよびウェブカメラなどのネットワーク装置には以下の２つの接続が必要であった。すなわち、ＬＡＮへの接続と、電源システムへの接続とである。ＰｏＥシステムにより、ネットワーク装置に電力を供給するためのアウトレットおよび配線を追加する必要がなくなる。代わりに、データ伝送に用いられるイーサネット（登録商標）ケーブリングを介して電力が供給される。

ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に規定されるとおり、ＰＳＥおよびＰＤは非データエンティティであり、ネットワーク装置が、データ伝送に用いられるのと同じ汎用のケーブリングを用いて電力の供給および引出しを行なうことを可能にする。ＰＳＥは、ケーブリングへの物理的な接続点で電気的に規定され、リンクに電力を供給する機器である。ＰＳＥは、典型的には、イーサネット（登録商標）スイッチ、ルータ、ハブまたは他のネットワークスイッチング機器またはミッドスパン装置に関連付けられる。ＰＤは、電力を引出すかまたは電力を要求する装置である。ＰＤは、デジタルＩＰ電話、無線ネットワークアクセスポイント、ＰＤＡまたはノート型コンピュータのドッキングステーション、携帯電話の充電器、およびＨＶＡＣサーモスタットのような装置に関連付けられてもよい。

ＰＳＥの主な機能は、電力を要求するＰＤについてリンクを探索することであり、任意には、ＰＤを分類し、ＰＤが検出されればリンクに電力を供給し、リンク上の電力を監視し、電力がもはや要求されないかまたは必要とされない場合に電力を切断することである。ＰＤは、電力を要求し電力が受取られたことを示すよう有効または無効な検出シグネチャを示すことによって、ＰＤ検出手順に関与する。ＰＤ検出シグネチャは、ＰＳＥによって測定された電気的特性を有する。

電気信号は、ノーマルモード、ディファレンシャルモードまたはコモンモードでケーブルを介して搬送することができる。ノーマルモードの信号は、ワイヤの対の間、または、接地、シャーシもしくはシールドを基準とする（かもしくはこれを介して戻される）単一のワイヤ上に現れる。ノーマルモードの信号は、平衡伝送経路または不平衡伝送経路における２つのワイヤ間で読出される。ディファレンシャルモードの信号は、接地されていないケーブル構成であるワイヤの対の上にディファレンシャルに現れる。コモンモードの信号は、２ワイヤ伝送システムの両方の線上において接地またはローカル共通に対して等しく現れる。

イーサネット（登録商標）を介する従来のデータ伝送は、イーサネット（登録商標）ツイストペア間においてディファレンシャルモードで実行される。この場合、一方のペアは第１のノードから第２のノードへのデータの伝送に用いられ、他方のペアは第２のノードから第１のノードに送られるデータの受信に用いられる。ＰｏＥシステムにおいては、ＰＳＥとＰＤとの間の電力は、典型的にはイーサネット（登録商標）データ信号をワイヤに結合するのに用いられる絶縁トランスのセンタタップに電力を供給することによって、イーサネット（登録商標）ツイストペアのうちの２つの間において電圧としてコモンモードで伝送される。イーサネット（登録商標）データがディファレンシャルに送信されるので、イーサネット（登録商標）伝送ペアと受信ペアとの間においてコモンモードで伝送される電力は、ディファレンシャルモードで伝送されるイーサネット（登録商標）データには影響を及ぼさない。ＰｏＥシステムにおけるＰＤ検出および電力供給プロトコルは、イーサネット（登録商標）ツイストペアのコモンモード接続上のインピーダンスまたは電流を検知するためのアナログ方式を含む。

ＰＳＥおよびＰＤは非データエンティティであり、イーサネット（登録商標）データの伝送に関与しないが、場合によっては、たとえば識別のために、ＰＳＥとＰＤとの間でデータ伝送を行なうことが望ましいかもしれない。

開示の概要
この開示は、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムにおいてデータ伝送を行なうための新規な回路および方法を提供する。当該ＰｏＥシステムは、ＰｏＥリンクに電力を供給するための給電機器（ＰＳＥ）と、当該ＰｏＥリンクに結合されＰＳＥから電力を受取るための受電装置（ＰＤ）とを含む。ＰＳＥおよびＰＤは、イーサネット（登録商標）ツイストペアケーブルにおける線の２つのペア間におけるコモンモードでの互いに対するデータ通信をサポートするよう構成される。

当該開示の実施例に従うと、ＰＤは、第１の動作モードにおける負荷電流の第１の値と第２の動作モードにおける負荷電流の第２の値とをＰＳＥから得るための可変負荷を含み得る。負荷電流の第１の値および第２の値は、ＰＳＥに伝送すべきデータ信号のそれぞれの論理レベルに対応する。

ＰＤはさらに、ＰＳＥから伝送されるデータ信号のそれぞれの論理レベルに対応する第１の電圧レベルおよび第２の電圧レベルを検出するための電圧検出器を含み得る。電圧検出器は、ＰＳＥから伝送されたデータ信号の論理レベルを検出するために、ＰＳＥから受信した信号の電圧レベルを基準電圧と比較するための比較器を含み得る。

ＰＳＥは、ＰＤに伝送すべきデータ信号のそれぞれの論理レベルに対応する第１の電圧レベルおよび第２の電圧レベルを生成するための電圧発生器と、ＰＤによって流れた負荷電流の値を検出するための電流検出器とを含み得る。

電流検出器は、当該電流検出器によって検出された電流の値を表す電圧を生成するための電流−電圧変換器と、ＰＤから伝送されるデータ信号の論理レベルを決定するために当該生成された電圧を基準電圧と比較するための比較器とを含み得る。

当該開示の一局面に従うと、ＰｏＥシステムにおけるＰＤとＰＳＥとの間のデータ通信のためのプロトコルは、
・ＰＳＥから電力を受取った後におけるＰＤによるデータ伝送の開始と、
・ＰＤからのデータ信号の受信の、ＰＳＥによる確認応答とを含む。

たとえば、データ伝送は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって規定される低電流期間中に開始されてもよい。ＰＤによって伝送されるデータ信号の期間は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって規定される２５０ｍｓのウィンドウによって制限される可能性がある。

ＰＤは、ＰＳＥとのデータ通信を開始してそれ自体を識別し得る。たとえば、ＰＤは、ＰＳＥがＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって必要とされる電力量よりも高い電力を供給できるかどうか判断するためにＰＳＥにデータを伝送し得る。ＰＳＥは、より高い電力量を供給する能力を確認するデータを伝送することによって応答し得る。

当該開示のさらなる局面に従うと、ＰｏＥシステムにおいてＰＤがＰＳＥとのデータ通信をサポートすることを可能にするためにＰＤインターフェイス装置が設けられる。ＰＤインターフェイス装置は、ＰＳＥから流れるＰＤ動作電流の値によって規定される論理レベルを有するデータを伝送するための可変負荷と、ＰＳＥによって伝送されるデータの論理レベルに対応する線間電圧レベルを検出するための電圧検出器とを含み得る。

別の局面に従うと、ＰＳＥ装置は、ＰｏＥシステムにおけるＰＤとのデータ通信をサポートする能力を備える。ＰＳＥ装置は、ＰＤによって流れる電流の第１の値および第２の値を検出するための電流検出器と、ＰＤに伝送すべきデータ信号のそれぞれの論理レベルに対応する第１の線間電圧レベルおよび第２の線間電圧レベルを生成するための電圧発生器とを含み得る。

当該開示の付加的な利点および局面は、以下の詳細な説明から当業者に容易に明らかとなるだろう。以下の詳細な説明においては、この開示の実施例は、当該開示を実施するために企図された最適なモードを単に例示するために図示および記載されている。以下に記載されるように、全てが当該開示の精神から逸脱することなく、当該開示は他の実施例および異なる実施例を可能にし、そのいくつかの詳細はさまざまな自明な点で変形可能である。したがって、添付の図面および以下の説明は、限定的なものではなく、本質的に例示的なものとみなされるべきである。

この開示の実施例についての以下の詳細な説明は、添付の図面に関連して読まれると最もよく理解することができる。添付の図面においては、特徴は必ずしも縮尺どおりには描かれておらず、関連する特徴を最適に説明するよう描かれている。

実施例の詳細な開示
この開示は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆに準拠したＰｏＥシステムにおけるＰＳＥとＰＤとの間のデータ伝送の例を用いてなされる。しかしながら、この明細書中に記載の概念が、ネットワークを介して電力を供給するためのいかなるシステムにおけるデータ通信にも適用可能であることが明らかになるだろう。

図１は、この開示のデータ伝送方式が実現され得るＰｏＥシステムを示す。ＰｏＥシステムはＰＳＥ１２とＰＤ１４とを含む。ＰＳＥ１２がスイッチまたはハブ１６に関連付けられ得るのに対して、ＰＤ１４は、イーサネット（登録商標）ケーブリング２０を介してスイッチ／ハブ１６に結合される受電側エンドステーション１８に関連付けられる。イーサネット（登録商標）ケーブリング２０は、ワイヤの４つのツイストペアを含む。しかしながら、１０Ｂａｓｅ−Ｔおよび１００Ｂａｓｅ−ＴＸのイーサネット（登録商標）シス
テムは、ディファレンシャルモードでのイーサネット（登録商標）データの伝送のために当該ツイストペアのうち２つしか使用しない。これらのツイストペアはデータペア２２と称される。予備のペア２４と称される２つのツイストペアは使用されないままである。データペア２２のうちの一方がイーサネット（登録商標）データをスイッチ／ハブ１６からエンドステーション１８に伝送するのに対して、もう一方のデータペア２２はエンドステーション１８からスイッチ／ハブ１６に送られたイーサネット（登録商標）データを受信するのに用いられる。１０００Ｂａｓｅ−Ｔのイーサネット（登録商標）システムは、ディファレンシャルモードでのイーサネット（登録商標）データ通信のために４つのツイストペアをすべて用いる。

ＰＳＥ１２は、データペア２２間に定格４８Ｖの直流をもたらす。ＰＳＥ１２からＰＤ１４に供給される電力は、ディファレンシャルなイーサネット（登録商標）データ信号をスイッチ／ハブ側のデータペア２２に結合するのに用いられる絶縁トランス２６のセンタタップに電力を供給することによって、２つのデータペア２２の間にコモンモードで与えられる。ＰＤ１４は、ディファレンシャルなイーサネット（登録商標）データ信号をエンドステーション側のデータペア２２に結合するのに用いられる絶縁トランス２８のセンタタップから電力を受取る。

図２は、この開示のデータ伝送方式が実現され得るＰｏＥシステムの別の例を示す。この例においては、ＰＳＥ１２からＰＤ１４に供給される電力は、２つの予備のペア２４の間において電圧としてコモンモードで与えられる。データペア２２は、スイッチ／ハブ１６と受電側エンドステーション１８との間においてディファレンシャルモードでイーサネット（登録商標）データを送受信するのに用いられる。

図１および図２に示される例は、ＰＳＥがデータ端末機器（ＤＴＥ）またはリピータと一致しているエンドポイントＰＳＥ構成を示す。図１および図２に示される構成におけるエンドポイントＰＳＥは、１０Ｂａｓｅ−Ｔ、１００Ｂａｓｅ−ＴＸおよび１０００Ｂａｓｅ−Ｔのイーサネット（登録商標）システムと互換性があり得る。

図３は、この発明のデータ伝送方式が実現され得るＰｏＥシステムのさらなる例を示す。この例が示しているミッドスパンＰＳＥ構成においては、ＰＳＥは、媒体依存インターフェイス（ＭＤＩ）とは明確に別個に、かつ当該媒体依存インターフェイス間において、リンクセグメント内に位置する。ミッドスパンＰＳＥは、１０Ｂａｓｅ−Ｔおよび１００Ｂａｓｅ−ＴＸのイーサネット（登録商標）構成と互換性があり得る。

図３に示されるＰｏＥシステムにおいては、ＰＳＥ１２は、スイッチ／ハブ１６と受電側エンドステーション１８との間のイーサネット（登録商標）ケーブリングに挿入されるミッドスパン電力挿入機器２８に設けられる。ＰＳＥ１２は、２つの予備のペア２４の間に電圧を印加することによってコモンモードでＰＤ１４に電力を供給する。データペア２２は、スイッチ／ハブ１６と受電側エンドステーション１８との間におけるディファレンシャルモードのイーサネット（登録商標）データ通信に用いられる。

ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に規定されるとおり、ＰＳＥ１２およびＰＤ１４はＰＤ検出手順に関係しており、その手順中、ＰＳＥ１２はリンクを探査してＰＤを検出する。ＰＤが検出されれば、ＰＳＥ１２はＰＤ検出シグネチャをチェックして、それが有効であるか無効であるかを判断する。有効な検出シグネチャおよび無効な検出シグネチャがＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格で規定される。有効なＰＤ検出シグネチャは、ＰＤが電力を受取る状態にあることを示すが、無効なＰＤ検出シグネチャは、ＰＤが電力を受取らない状態にあることを示している。

シグネチャが有効であれば、ＰＤは、電源投入時にどれだけの電力を引出すかを示すために分類シグネチャをＰＳＥに示すオプションを有する。ＰＤはクラス０〜クラス４として分類され得る。クラス１のＰＤは、ＰＳＥが少なくとも４．０Ｗを供給することを必要とし、クラス２のＰＤは、ＰＳＥが少なくとも７．０Ｗを供給することを必要とし、クラス０、３または４のＰＤは、少なくとも１５．４Ｗを必要とする。

ＰＤの決定されたクラスに基づき、ＰＳＥは所要の電力をＰＤに与える。ＰＤが検出手順を完了し電力を受取ると、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆプロトコルにより、少なくとも７５ｍｓにわたり、その後、２５０ｍｓまでのオプションの低電流期間にわたって１０ｍＡの最小電流を流すことが必要とされる。この低電流期間により、ＰＤが電力を節約することが可能となる。したがって、ＰＳＥは、ＰＤの最小電流条件を認識する前に少なくとも２５０ｍｓ待機する。

この開示に従うと、この２５０ｍｓのウィンドウは、ＰＳＥ１２とＰＤ１４との間においてコモンモードのデータ伝送を行なうのに用いられる。コモンモードのデータ伝送は、ＰｏＥシステムにおける送電に用いられるコモンモードの経路を介したＰＳＥ１２とＰＤ１４との間の情報交換を含む。

こうして、図１に示されるＰｏＥ構成においては、ＰＳＥ１２とＰＤ１４との間のデータ伝送は、２つのツイストデータペア２２を介してコモンモードで実行されてもよい。図２および図３に示されるＰｏＥ構成においては、ＰＳＥ１２とＰＤ１４との間のデータ伝送は、２つの予備のツイストペア２４を介してコモンモードで実行されてもよい。この発明のコモンモードのデータ伝送は、ディファレンシャルモードで実行されるイーサネット（登録商標）データの伝送を妨げず、８０２．３ａｆのパワー信号方式プロトコルに影響を及ぼさない。

図４に図示のとおり、この発明のコモンモードのデータ伝送システムは、ＰＳＥ１２に関連付けられる線間電圧発生器１２２およびＰＤ負荷検出器１２４と、ＰＤ１４に関連付けられる電圧検出器１４２および可変負荷１４４とを含む。線間電圧発生器１２２は、ＰＤ１４に伝送すべきデータの第１の論理レベルおよび第２の論理レベルを表す線間電圧の２つの特徴的な値をＰＳＥ１２が生成することを可能にする。図１に示されるＰｏＥ構成においては、線間電圧は、ディファレンシャルなイーサネット（登録商標）データ信号をスイッチ／ハブ側のデータペア２２に結合するのに用いられる絶縁トランス２６のセンタタップ間に印加される。ＰＤ側では、電圧検出器１４２が絶縁トランス２８のセンタタップ間に供給される線間電圧を決定して、ＰＳＥ１２から受信したデータのそれぞれの論理レベルを検出する。図２および図３に示されるＰｏＥ構成においては、線間電圧発生器１２２によって生成された線間電圧がＰＳＥ側の予備のペア２４間にコモンモードで印加され、ＰＤ側の予備のペア２４間において電圧検出器１４２によって検出される。

可変負荷１４４は、ＰＤ１４が、ＰＳＥ１２に伝送すべきデータの第１の論理レベルおよび第２の論理レベルを表わす負荷電流の２つの別個の値をＰＳＥ１２から得ることを可能にする。ＰＤ負荷検出器１２４は、ＰＤ１４から受信したデータのそれぞれの論理レベルを検出するためにＰＳＥ１２がＰＤ負荷電流を測定することを可能にする。図１に示されるＰｏＥ構成においては、ＰＤ負荷電流のための経路がデータペア２２の間にコモンモードで設けられるのに対して、図２および図３に示されるＰｏＥ構成においては、ＰＤ負荷電流経路は、予備のペア２４の間にコモンモードで設けられる。

この開示のコモンモードのデータ伝送プロトコルに従うと、ＰＳＥ１２に所望の情報を伝送するＰＤ１４によって情報交換が開始されてもよい。たとえば、ちょうど電力を受取ったところであるＰＤ１４が、６４ビットの連続番号をＰＳＥ１２に伝送してそれ自体を
識別し得る。データ伝送を行なうために、ＰＤ１２は、しきい値レベルの上下におけるその負荷電流を変調し得る。

たとえば、上述のとおり、ＰＤ１４は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆプロトコルにより、少なくとも７５ｍｓにわたり、その後、２５０ｍｓまでの低電流期間にわたって１０ｍＡの最小電流を流すことが必要とされる。したがって、ＰＤ１４は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆの要件を満たすために７５ｍｓにわたって１０ｍＡを上回る負荷電流を流す可能性があり、次いで交互に、ＰＳＥ１２に伝送すべきデジタルデータに対応するパターンで、１０ｍＡよりも大きいかまたは１０ｍＡよりも小さな負荷電流を流す可能性がある。たとえば、１０ｍＡよりも大きな負荷電流は論理「１」に対応し、５ｍＡよりも小さな負荷電流は論理「０」に対応し得る。

２５０ｍｓの低電流ウィンドウ中に１０ｍＡのしきい値レベルの上下におけるその静止電流を変調することにより、ＰＤ１４はシリアルデータストリームをＰＳＥ１２に伝送し得る。２５０ｍｓのウィンドウで伝送されたビットの数はデータレートに比例している。伝送されたビットの上限は、コモンモードのデータ伝送チャネルの伝達容量を表わす。たとえば、３００ボーのデータレートでは、最大で７５ビットまでが２５０ｍｓのウィンドウで伝送され得る。

この発明の代替的な実施例に従うと、ＰＤ１４は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって設定される過負荷時間制限Ｔ_OVLDによって規定されるウィンドウ中にデータを伝送し得る。このＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格は、ＰＳＥの出力電流Ｉ_Portが過負荷時間制限Ｔ_OVLDよりも長い期間にわたって過負荷電流検出範囲Ｉ_CUTを上回る場合、ＰＳＥが電力インターフェイス（ＰＩ）から電力を除去すべきことを規定している。過負荷時間制限の最小値は５０ｍｓである。この期間中、ＰＤ１４は、Ｉ_CUTを上回るかまたは下回る負荷電流を変調することによってデータを伝送し得る。

ＰＳＥ１２は、線間電圧を定格４８Ｖよりも低いレベルに短期間だけ下げ、当該電圧をその定格レベルに戻すことによって、ＰＤからのデータの受信を確認応答し得る。次いで、ＰＳＥ１２は、２つの別個のレベルで交互に線間電圧を供給することによって、ＰＤ１２へのデータの伝送を実行し得る。伝送されるビットの数が２５０ｍｓのウィンドウによって制限されているＰＤ１４からのデータ伝送とは異なり、ＰＳＥ１２は無限の期間にわたってデータを伝送することができる。

たとえば、ＰＤ１４に電力を供給した後、ＰＳＥ１２は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって必要とされる４４Ｖの最小レベルを上回る線間電圧を維持し得る。ＰＤ１４から伝送されたデータを受信した後、ＰＳＥ１２は、４８Ｖと３８Ｖとの間で線間電圧を変調して、ＰＤ１４に伝送すべきデータの論理「１」および論理「０」を表わし得る。

ＩＥＥＥ８０２．３ａｆに準拠したＰＤは、ＰＤが最大電流を流しているときに線間電圧を少なくとも３７Ｖに低減させて相互接続ケーブルにおける電圧降下を可能にするまで、動作したままでなければならない。ＰＳＥからのデータ伝送中にＰＤがその負荷電流を低く、たとえば１０ｍＡのレベルに維持する場合、ケーブルにわたる電圧降下は、最大３５０ｍＡの負荷電流レベルでの電圧降下に比べて最小となるだろう。結果として、ＰＳＥによって供給されて論理「０」を表わす３８Ｖの線間電圧は、ＰＤ１４において３７Ｖの最大ターンオフ電圧を上回ったままとなるだろう。

したがって、ＰＤ１４は、ＰＳＥ１２からのデータ伝送中にその負荷電流を低レベルに維持しなければならない。（たとえば、高出力無線送信機を含む無線アクセスポイントの場合）ＰＤが通常動作で最大量の電力を引出す場合、データ伝送が完了するまで、その回
路の大部分をオンにするのを遅延させる必要があるかもしれない。

この発明のコモンモードのデータ伝送プロトコルは、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格が必要とするよりも高い電力を供給することのできる高電力ＰＳＥによって用いられてもよい。ＰＳＥへのデータ伝送を用いて、ＰＤは、それ自体を、通常のＰＳＥが供給する必要のある電力よりも高い電力を要求する装置として識別し得る。ＰＤデータを受信するＰＳＥが高電力ＰＳＥであれば、当該ＰＳＥは、より高い電力についての要求を確認するデータを送信することによってＰＤデータに応答し、ＰＤが要求する電力を供給する。

コモンモードのデータ伝送プロトコルを用いるＰＤがコモンモードのデータ伝送を理解しない従来のＰＳＥに接続される場合、当該従来のＰＳＥは、ＰＤに電力を供給し続けるが、ＰＤによって伝送されるデータには応答しない。この場合、ＰＤは、ＰＳＥがコモンモードのデータ伝送プロトコルをサポートしないことを認識し、必要に応じて従来のＰＳＥとともに作動するようその動作に変更を加える。

同様に、コモンモードのデータ伝送回路を組込んだＰＳＥがＰＤに電力を与え、ＰＤからのデータをいずれも受信しない場合、ＰＳＥは、それぞれのＰＤが従来のＰＤであり、コモンモードのデータ伝送プロトコルをサポートせず、当該ＰＤがＰＳＥ伝送プロトコルを不能にする十分な負荷電流を直ちに流し始め得ることを認識する。この場合、ＰＳＥはＰＤへのデータの伝送を行なわない。ＰＳＥが４４Ｖの最低レベルよりも低く線間電圧を下げない限り、ＰＤはその通常動作を続けることができる。

図５および図６は、この開示のコモンモードのデータ伝送システムの具体的な実現例を示す。図５に図示のとおり、ＰＤ１４がデータをＰＳＥ１２に伝送しなければならない場合、ＰＤコントローラ１４０によって供給される伝送データは、２つのモードでの可変負荷１４４の動作を可能にするよう、ＰＳＥ１２によってもたらされる４８Ｖの電圧によって供給される可変負荷１４４を制御する。コントローラ１４０は、ＰＤ１４に対して外部または内部にあるデータ処理ユニットであってもよい。

たとえば、ＰＳＥ１２に伝送すべきデータシーケンスにおける論理「０」に応答して、可変負荷１４４は第１の動作モードで動作する。この場合、その静止負荷電流Ｉ_qは５ｍＡ未満のレベルに維持される。ＰＳＥ１２に伝送すべきデータシーケンスにおける論理「１」に応答して、可変負荷１４４はスイッチＳ１によって第２の動作モードに切換えられる。この場合、付加的な負荷、たとえば抵抗器は、ＰＳＥ１２から付加的な負荷電流Ｉ_bを流すために線にわたって接続される。第２の動作モードでは、アサートされた合計の負荷電流Ｉ_q＋Ｉ_bは１０ｍＡよりも高いレベルであり得る。

ＰＳＥ１２におけるＰＤ負荷電流検出器１２４は、抵抗器Ｒ１および比較器１２６を含み得る。抵抗器Ｒ１は、ＰＤ１４によってアサートされる負荷電流を、負荷電流値を表わす電圧に変換するよう配置される。抵抗器Ｒ１にわたる電圧が比較器１２６によって基準電圧Ｖ_ref.1と比較されて、ＰＤ１４から受信したデータの論理レベルが検出される。抵抗器Ｒ１および基準電圧Ｖ_ref.1の値は、ＰＤ１４から受信したデータの論理レベルを識別するよう予め選択される。たとえば、Ｒ１＝０．５オームであり、Ｖ_ref.1＝５ｍＶである。受信したデータは、ＰＳＥ１２に対して外部または内部にあるデータ処理ユニットであり得るＰＳＥコントローラ１３０に供給されてもよい。

図６に図示のとおり、ＰＳＥ１２がデータをＰＤ１４に伝送すると、伝送データを供給するＰＳＥコントローラ１３０は、２つの動作モード間で線間電圧発生器１２２を切換えるようスイッチＳ２を制御する。たとえば、伝送データにおける論理「０」に応答して、
線間電圧発生器１２２は第１のモードで動作して、３８Ｖの線間電圧を生成する。論理「１」に応答して、線間電圧発生器１２２は第２の動作モードに切換えられる。ここでは、付加的な１０Ｖの電圧がその出力に接続されて、４８Ｖの線間電圧を生成する。

ＰＤ１４における電圧検出器１４２は、比較器１４６と、供給された線間電圧を所定の値で分割するよう選択された抵抗器Ｒ２およびＲ３で構成される電圧分割器とを含み得る。比較器１４６は、電圧分割器の出力における電圧を所定の基準電圧Ｖ_ref.2と比較して、ＰＳＥ１２から受信したデータの論理レベルを検出する。抵抗器Ｒ２およびＲ３ならびに基準電圧Ｖ_ref.1の値は、ＰＳＥ１２から受信したデータの論理レベルを識別するよう予め選択される。たとえば、Ｒ２＝３５ｋオームであり、Ｒ３＝１ｋオームであり、Ｖ_ref.2＝１．２Ｖである。受信したデータはＰＤコントローラ１４０に供給されてもよい。

上述の説明は、この発明の局面を例示および説明する。付加的には、当該開示は好ましい実施例しか図示および説明していないが、上述のとおり、この発明が、上述の教示および／または関連技術の技術もしくは知識に応じて、他のさまざまな組合せ、変更例および環境において使用可能であり、この明細書中に明示される発明の概念の範囲内での変更または変形が可能であることが理解されるべきである。

上述の実施例はさらに、この発明の実施について公知である最適なモードを説明し、このような実施例または他の実施例において、かつ、この発明の特定の応用例または用途によって必要とされるさまざまな変形例とともに当業者がこの発明を利用できるようにすることを意図する。

したがって、この説明は、この発明をこの明細書中に開示される形に限定することを意図するものではない。また、添付の特許請求の範囲が代替的な実施例を含むと解釈されることが意図される。

この発明のデータ伝送システムが実現され得るＰｏＥ構成を示す図である。この発明のデータ伝送システムが実現され得るＰｏＥ構成を示す図である。この発明のデータ伝送システムが実現され得るＰｏＥ構成を示す図である。この発明のデータ通信システムを示す図である。ＰＤからＰＳＥへのデータ伝送を示す図である。ＰＳＥからＰＤへのデータ伝送を示す図である。

Claims

パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムであって、
電力をＰｏＥリンクを介して受電装置（ＰＤ）に供給するための給電機器（ＰＳＥ）を含み、
前記ＰＳＥは、イーサネット（登録商標）ツイストペアケーブルにおける線の２つのペア間においてコモンモードで、前記ＰＤとのデータ通信をもたらすよう構成されたデータ通信回路を有する、システム。
前記ＰＤは、前記ＰＳＥとのデータ通信をサポートするよう構成される、請求項１に記載のシステム。
前記ＰｏＥシステムに関連付けられるイーサネット（登録商標）システムは、前記イーサネット（登録商標）ツイストペアケーブルにおける線の２つのペアを介してディファレンシャルにデータ伝送をもたらす、請求項１に記載のシステム。
前記ＰＤは、前記ＰＤが前記ＰＳＥから電力を受取った後、前記ＰＳＥとのデータ通信を開始するよう構成される、請求項２に記載のシステム。
前記ＰＤは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって規定される低電流期間中に前記ＰＳＥとのデータ通信を開始するよう構成される、請求項４に記載のシステム。
前記ＰＤは、前記ＰＳＥに前記ＰＤを識別させるために、前記ＰＳＥとのデータ通信を開始するよう構成される、請求項２に記載のシステム。
前記ＰＤは、前記ＰＳＥが、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって必要とされる電力量よりも高い電力を供給することができるかどうか判断するために前記ＰＳＥにデータを伝送するよう構成される、請求項２に記載のシステム。
前記ＰＳＥは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって必要とされる電力量よりも高い電力を供給する能力を確認するデータを前記ＰＤに伝送するよう構成される、請求項７に
記載のシステム。
前記ＰＤは、第１の動作モードにおける電流の第１の値と第２の動作モードにおける電流の第２の値とを前記ＰＳＥから得るための可変負荷を含み、前記電流の第１の値および第２の値は、前記ＰＳＥに伝送すべきデータ信号のそれぞれの論理レベルに対応する、請求項２に記載のシステム。
前記ＰＤはさらに、前記ＰＳＥから伝送されたデータ信号のそれぞれの論理レベルに対応する第１の電圧レベルおよび第２の電圧レベルを検出するための電圧検出器を含む、請求項９に記載のシステム。
前記電圧検出器は、前記ＰＳＥから伝送されたデータ信号の論理レベルを検出するよう、前記ＰＳＥから受信した信号の電圧レベルを基準電圧と比較するための比較器を含む、請求項１０に記載のシステム。
前記ＰＳＥは、前記ＰＤに伝送すべきデータ信号のそれぞれの論理レベルに対応する第１の電圧レベルおよび第２の電圧レベルを生成するための電圧発生器を含む、請求項２に記載のシステム。
前記ＰＳＥはさらに、前記ＰＤによって流れた電流の値を検出するための電流検出器を含む、請求項１２に記載のシステム。
前記ＰＳＥはさらに、前記電流検出器によって検出された電流の値を表わす電圧を生成するための電流−電圧変換器を含む、請求項１３に記載のシステム。
前記ＰＳＥはさらに、前記ＰＤから伝送されたデータ信号の論理レベルを決定するよう、前記生成された電圧を基準電圧と比較するための比較器を含む、請求項１４に記載のシステム。
パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）システムにおけるＰＤとＰＳＥとの間のデータ通信の方法であって、
前記ＰＳＥから電力を受取った後、前記ＰＤによってデータ通信を開始するステップと、
前記ＰＤからのデータ信号の受信を前記ＰＳＥによって確認応答するステップとを含み、
前記ＰＤと前記ＰＳＥとの間のデータ通信は、イーサネット（登録商標）ツイストペアケーブルにおける線の２つのペア間においてコモンモードで行なわれる、方法。
データ伝送は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって規定される低電流期間中に開始される、請求項１６に記載の方法。
前記ＰＤによって伝送されるデータ信号の期間は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって規定される２５０ｍｓのウィンドウによって制限される、請求項１６に記載の方法。
前記ＰＤによって前記ＰＳＥに伝送されるデータ信号は、前記ＰＤによって前記ＰＳＥから流れる動作電流の値によって規定される論理レベルを有する、請求項１６に記載の方法。
前記ＰＳＥから前記ＰＤに伝送されるデータ応答は、前記ＰＳＥによって生成される線間電圧の値によって規定される論理レベルを有する、請求項１６に記載の方法。
ＰｏＥシステムにおいてＰＤがＰＳＥとのデータ通信をサポートすることを可能にするためのＰＤインターフェイス装置であって、
前記ＰＳＥから流れるＰＤ動作電流の値によって規定される論理レベルを有するデータを伝送するための可変負荷と、
前記ＰＳＥによって伝送されるデータの論理レベルに対応する線間電圧レベルを検出するための電圧検出器とを含む、ＰＤインターフェイス装置。
ＰｏＥシステムにおいてＰＤとのデータ通信をサポートすることのできるＰＳＥ装置であって、
前記ＰＤによって流れた電流の値を検出するための電流検出器を含み、前記電流の値は前記ＰＤから受信したデータの論理レベルに対応し、前記ＰＳＥ装置はさらに、
前記ＰＤに伝送すべきデータ信号のそれぞれの論理レベルに対応する第１の線間電圧レベルおよび第２の線間電圧レベルを生成するための電圧発生器を含む、ＰＳＥ装置。
前記電流検出器によって検出される電流の値を表わす電圧を生成するための電流−電圧変換器をさらに含む、請求項２２に記載の装置。
前記ＰＤから受信したデータの論理レベルを決定するよう、前記生成された電圧を基準電圧と比較するための比較器をさらに含む、請求項２３に記載の装置。