JP5296764B2

JP5296764B2 - ＰｏＥ給電装置および給電方法

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Publication number: JP5296764B2
Application number: JP2010258848A
Authority: JP
Inventors: 明仁日比
Original assignee: Buffalo Inc
Current assignee: Buffalo Inc
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: JP2012108847A; US20120131372A1; CN102480362A

Description

本発明は、ＰｏＥ（Power over Ethernet（登録商標））給電装置および給電方法に関するものである。

従来、スイッチングハブ等、ＰｏＥについてのＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電が可能なネットワーク機器（ＰｏＥ給電装置）が普及している。ＰｏＥとは、ＰｏＥ給電装置とＰｏＥ受電装置との間で、１本のＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルを介して、データの送受信と、電力の供給（給電）とを行う技術である。ＰｏＥ給電装置は、給電ポート（ＬＡＮポート）にＬＡＮケーブルを介して接続されたＰｏＥ受電装置について電力クラスの分類を行い、分類された電力クラスに対応して段階的に設定されたクラス別供給電力を給電ポートに割り当てて、ＰｏＥ受電装置に給電する。

特開２００９−１０６１２７号公報

しかし、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠したＰｏＥ給電装置では、最適な給電が行われていなかった。例えば、従来のＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠したＰｏＥ給電装置では、周知のように、給電ポートに接続されたＰｏＥ受電装置の最大消費電力が１（Ｗ）の場合であっても、そのＰｏＥ受電装置の電力クラスは「クラス１」に分類され、そのＰｏＥ受電装置が接続された給電ポートには「クラス１」に対応する３．８４（Ｗ）の供給電力が割り当てられる。この場合、３．８４（Ｗ）と１（Ｗ）との差の２．８４（Ｗ）が過剰に割り当てられることになる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、ＰｏＥ給電装置において、複数の給電ポートに接続されたＰｏＥ受電装置への供給電力を最適化することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
ＰｏＥ（Power over Ethernet（登録商標））給電装置であって、
ＰｏＥ受電装置に給電するための複数の給電ポートと、
前記複数の給電ポートのそれぞれに接続されたＰｏＥ受電装置における消費電力を、所定期間、時系列的に監視する消費電力監視部と、
前記消費電力監視部によって、前記所定期間、時系列的に監視された前記消費電力に基づいて、前記ＰｏＥ受電装置への供給電力を決定する供給電力決定部と、
を備えるＰｏＥ給電装置。

適用例１のＰｏＥ給電装置では、ＰｏＥ受電装置の電力クラスの分類よりも詳細に、ＰｏＥ受電装置への供給電力を決定することができる。具体的には、適用例１のＰｏＥ給電装置では、ＰｏＥ受電装置への供給電力を、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格による電力クラスに対応して段階的に設定された値ではなく、連続的な値で決定することができる。したがって、適用例１のＰｏＥ給電装置では、先に説明した無駄な供給電力の割り当てを回避して、複数の給電ポートに接続されたＰｏＥ受電装置への供給電力を最適化することができる。

なお、上記所定期間は、任意に設定可能である。上記所定期間は、例えば、固定期間としてもよいし、ＰｏＥ給電装置のユーザによって設定・変更可能な期間としてもよい。後者によれば、ＰｏＥ給電装置の利便性を向上させることができる。

また、上記消費電力監視部、および、上記供給電力決定部が機能するタイミングは、種々の態様を採り得る。上記消費電力監視部、および、上記供給電力決定部が機能するタイミングとしては、例えば、上記給電ポートに新たにＰｏＥ受電装置が接続されたタイミングや、上記給電ポートに接続されたＰｏＥ受電装置が変更されたタイミングや、予め設定された周期的なタイミングや、ＰｏＥ給電装置のユーザによって指示されたタイミングや、ＰｏＥ給電装置のユーザによって予め設定されたスケジュールに従ったタイミング等が挙げられる。

［適用例２］
適用例１記載のＰｏＥ給電装置であって、さらに、
前記給電ポートを介して、前記ＰｏＥ受電装置への給電を行う給電部と、
前記供給電力決定部によって決定された前記供給電力を、前記ＰｏＥ受電装置に給電するように、前記給電部を制御する給電制御部を備える、
ＰｏＥ給電装置。

適用例２のＰｏＥ給電装置によって、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電よりも適切な給電を行うことができる。

［適用例３］
適用例２記載のＰｏＥ給電装置であって、さらに、
ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電を行うように、前記給電部を制御するＰｏＥ給電制御部を備え、
前記消費電力監視部、および、前記供給電力決定部は、前記ＰｏＥ給電制御部による前記給電部の制御中に機能し、
前記給電制御部は、前記供給電力決定部によって、前記供給電力が決定されたときに、前記給電部の制御を、前記ＰｏＥ給電制御部による制御から、前記給電制御部による制御に切り換える、
ＰｏＥ給電装置。

適用例３のＰｏＥ給電装置では、暫定的に、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電を行っている間に、最適な上記供給電力の決定を行い、この決定後に、最適な給電に切り換える。したがって、上記供給電力の最適化を行っている待ち時間の間も、ＰｏＥ受電装置への給電を行い、動作させることができる。

［適用例４］
適用例１ないし３のいずれかに記載のＰｏＥ給電装置であって、
前記供給電力決定部は、前記消費電力監視部によって、前記所定期間、時系列的に監視された前記消費電力における最大値に基づいて、前記供給電力を決定する、
ＰｏＥ給電装置。

ＰｏＥ受電装置が正常に動作するためには、ＰｏＥ受電装置には、定格最大消費電力以上の電量が供給される必要がある。適用例４のＰｏＥ給電装置では、例えば、上記消費電力における平均値に基づいて上記供給電力を決定する場合よりも、ＰｏＥ受電装置の定格最大消費電力に対する余力値を精度よく見込んだ上記供給電力を決定することができる。

本発明は、上述のＰｏＥ給電装置としての構成の他、ＰｏＥ給電装置による給電方法の発明として構成することもできる。また、これらを実現するコンピュータプログラム、およびそのプログラムを記録した記録媒体、そのプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など種々の態様で実現することが可能である。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。

本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、給電装置の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。また、記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置などコンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用できる。

本発明のＰｏＥ給電装置の一実施例としてのスイッチングハブ１００の概略構成を示す説明図である。フラッシュＲＯＭ２０に記憶されたＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した電力クラスの分類表を示す説明図である。フラッシュＲＯＭ２０に記憶されたＰｏＥ受電デバイス２００の時系列的な消費電力Ｗの一例を示す説明図である。給電制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．ＰｏＥ給電装置の構成：
図１は、本発明のＰｏＥ給電装置の一実施例としてのスイッチングハブ１００の概略構成を示す説明図である。

スイッチングハブ１００は、ＣＰＵ１０と、フラッシュＲＯＭ２０と、複数の給電ポート（ＬＡＮポート）３０と、電源装置４０と、電流検出回路５０と、を備えている。スイッチングハブ１００は、スイッチングハブの一般的な機能を実現するためのスイッチングエンジンやトランシーバ（いずれも不図示）も備えている。電源装置４０と複数の給電ポート３０とは、それぞれ、電力供給線３２を介して接続されている。複数の給電ポート３０のそれぞれには、ＬＡＮケーブル１５０を介して、ＰｏＥ受電デバイス２００が接続され得る。

なお、図示は省略しているが、電流検出回路５０は、電力供給線３２ごとに用意されており、各電流検出回路５０は、対応する電力供給線３２を流れる電流Ｉを検出する。電流検出回路５０は、抵抗５２，５４，５６、および、Ａ／Ｄコンバータ５８を備えている。Ａ／Ｄコンバータ５８は、電源装置４０と抵抗５２との間の点Ｐ１における電圧Ｖ１と、抵抗５２と給電ポート３０との間の点Ｐ２における電圧Ｖ２とを取得し、これらの電圧Ｖ１，Ｖ２と抵抗５２の抵抗値Ｒとに基づき電力供給線３２を流れる電流Ｉを、数式Ｉ＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｒを用いて算出する。電流Ｉの値は、後述するＰｏＥ受電デバイス２００の消費電力の算出に用いられる。

ＣＰＵ１０は、フラッシュＲＯＭ２０に記憶されているファームウェアを読み出して実行することによって、スイッチングエンジンの制御等、スイッチングハブ１００全体の制御を行う。また、ＣＰＵ１０は、ファームウェアに含まれるコンピュータプログラムを読み出して実行することによって、ＰｏＥ給電制御部１２、消費電力監視部１４、供給電力決定部１６、最適給電制御部１８として機能し、後述する給電制御処理を実行する。

ＰｏＥ給電制御部１２は、電源装置４０を制御して、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電を行わせる。すなわち、ＰｏＥ給電部１２は、複数の給電ポート３０のそれぞれに接続されたＰｏＥ受電デバイス２００について、フラッシュＲＯＭ２０に記憶された電力クラスの分類表（後述）を参照して電力クラスの分類を行い、分類された電力クラスに対応して段階的に設定されたクラス別供給電力を給電ポート３０に割り当てて、電源装置４０からＰｏＥ受電デバイス２００に給電する。

消費電力監視部１４は、複数の給電ポート３０の少なくとも１つに接続されたＰｏＥ受電デバイス２００における消費電力を、所定期間、時系列的に監視する。すなわち、消費電力監視部１４は、対象のＰｏＥ受電デバイス２００について、電流検出回路５０によって検出された電流Ｉに基づいて、所定期間（例えば、２４時間）、所定の周期（例えば、１分周期）で、消費電力Ｗを算出する。消費電力監視部１４は、算出された消費電力Ｗを、時刻とともに、フラッシュＲＯＭ２０に記憶する。本実施例において、電源装置４０はＤＣ−４８（Ｖ）の電源を給電ポート３０に出力する電源装置であるため、消費電力Ｗは数式Ｗ＝（ＤＣ−４８（Ｖ））×Ｉを用いて算出される。

供給電力決定部１６は、フラッシュＲＯＭ２０に記憶されたＰｏＥ受電デバイス２００の時系列的な消費電力Ｗに基づいて、対象のＰｏＥ受電デバイス２００への設定供給電力Ｗｓを決定する。本実施例では、供給電力決定部１６は、消費電力監視部１４によって時系列的に監視された消費電力Ｗにおける最大値（最大消費電力Ｗｍａｘ）に基づいて、ＰｏＥ受電デバイス２００への設定供給電力Ｗｓを決定する。

最適給電制御部１８は、電源装置４０を制御して、供給電力決定部１６によって決定された設定供給電力Ｗｓを対象のＰｏＥ受電デバイス２００に供給させる。すなわち、最適給電制御部１８は、供給電力決定部１６によって決定された設定供給電力Ｗｓを対応する給電ポート３０に割り当て、電源装置４０からＰｏＥ受電デバイス２００に給電させる。

図２は、フラッシュＲＯＭ２０に記憶されたＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した電力クラスの分類表を示す説明図である。周知のように、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格では、ＰｏＥ受電装置の電力クラスは、４つのクラス、すなわち、「クラス０」〜「クラス３」に分類される。なお、「クラス４」は、将来的な利用を想定した予備のクラスである。

図３は、フラッシュＲＯＭ２０に記憶されたＰｏＥ受電デバイス２００の時系列的な消費電力Ｗの一例を示す説明図である。図示するように、本実施例では、消費電力監視部１４は、ＰｏＥ受電デバイス２００の消費電力Ｗを２４時間監視するものとした。図示した例では、深夜および早朝に消費電力Ｗが比較的低く、９時頃〜１２時頃および１５時頃〜１８時頃に消費電力Ｗが比較的高い。また、１６時頃に、消費電力Ｗが最大値（最大消費電力Ｗｍａｘ）となっている。

Ｂ．給電制御処理：
図４は、給電制御処理の流れを示すフローチャートである。この給電制御処理は、給電ポート３０にＰｏＥ受電デバイス２００が接続されたときに、ＣＰＵ１０のＰｏＥ給電制御部１２、消費電力監視部１４、供給電力決定部１６、最適給電制御部１８が実行する処理である。

まず、ＰｏＥ給電制御部１２は、電源装置４０を制御して、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電を行わせる（ステップＳ１００）。すなわち、ＰｏＥ給電制御部１２は、給電ポート３０に接続されたＰｏＥ受電デバイス２００について、電力クラスの分類表を参照して電力クラスの分類を行い、分類された電力クラスに対応するクラス別供給電力を給電ポート３０に割り当て、電源装置４０にＰｏＥ受電デバイス２００への給電を行わせる。なお、このＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電は、後述するように、設定供給電力Ｗｓが決定されるまで継続される。

ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電が行われているとき、消費電力監視部１４は、給電ポート３０に接続されたＰｏＥ受電デバイス２００における消費電力Ｗを、所定期間、時系列的に監視する（ステップＳ１１０）。すなわち、消費電力監視部１４は、先に説明したように、給電ポート３０に接続されたＰｏＥ受電デバイス２００について、電流検出回路５０によって検出された電流Ｉに基づいて、例えば、２４時間、１分周期で、消費電力Ｗを算出する。消費電力監視部１４は、算出された消費電力Ｗを、時刻とともに、フラッシュＲＯＭ２０に記憶する。

次に、供給電力決定部１６は、ＰｏＥ受電デバイス２００の時系列的な消費電力Ｗから、ＰｏＥ受電デバイス２００の最大消費電力Ｗｍａｘ（図３参照）を求める（ステップＳ１２０）。また、供給電力決定部１６は、この最大消費電力Ｗｍａｘに基づいて、ＰｏＥ受電デバイス２００への設定供給電力Ｗｓを決定する（ステップＳ１３０）。本実施例では、供給電力決定部１６は、設定供給電力Ｗｓを数式Ｗｓ＝Ｗｍａｘ×Ｍを用いて算出する。Ｍは、ＰｏＥ受電デバイス２００の定格最大消費電力に対する余力に対応する係数であり、本実施例ではＭ＝１．１としている。係数Ｍの値は、任意に設定可能である。

最適給電制御部１８は、設定供給電力Ｗｓが決定された後、電源装置４０の制御を、ＰｏＥ給電制御部１２に代わって実行する。最適給電制御部１８は、電源装置４０を制御して、ステップＳ１３０で決定された設定供給電力Ｗｓを電源装置４０からＰｏＥ受電デバイス２００に給電させる（ステップＳ１４０）。

以上説明した本実施例のスイッチングハブ１００では、暫定的にＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電を行っている間に、ＰｏＥ受電デバイス２００への設定供給電力Ｗｓが決定され、その後、設定供給電力Ｗｓによる給電が行われる。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電では、電力クラスに対応して段階的に設定されたクラス別供給電力による給電が行われる。一方、設定供給電力Ｗｓの決定の際には、予め設定された段階的な値に限定されず、連続的な値の中から任意の値を採用することができ、より詳細な供給電力の設定が可能である。したがって、本実施例のスイッチングハブ１００では、先に説明した過剰な供給電力の割り当てを回避して、給電ポート３０に接続されたＰｏＥ受電デバイス２００への供給電力を最適化することができる。

Ｃ．変形例：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。

Ｃ１．変形例１：
上記実施例では、給電制御処理において、消費電力監視部１４が給電ポート３０に接続されたＰｏＥ受電デバイス２００の消費電力Ｗを監視する所定期間を２４時間としたが、監視が行われる所定の期間はこれに限られず任意に設定可能である。上記所定期間を、例えば、１週間等、他の固定期間としてもよい。また、上記所定期間を、ユーザによって設定・変更可能にしてもよい。上記所定期間を、ユーザによって設定・変更可能とすることによって、ユーザの利便性を向上させることができる。このことは、ＰｏＥ受電デバイス２００の消費電力Ｗを取得する周期についても同様である。

Ｃ２．変形例２：
上記実施例では、ＣＰＵ１０は、給電制御処理を、給電ポート３０にＰｏＥ受電デバイス２００に接続されたときに行うものとしたが、給電制御処理の開始タイミングはこれに限られない。給電制御処理の開始タイミングは、例えば、給電ポート３０に接続されたＰｏＥ受電デバイス２００が変更されたタイミングであるとしてもよい。また、給電制御処理におけるステップＳ１１０以降の処理は、種々のタイミングで行うようにすることができる。ステップＳ１１０以降の処理の開始タイミングは、例えば、予め設定された周期的なタイミングや、ユーザによって指示されたタイミングや、ユーザによって予め設定されたスケジュールに従ったタイミング等であるとしてもよい。

Ｃ３．変形例３：
上記実施例では、供給電力決定部１６は、給電制御処理において、ＰｏＥ受電デバイス２００の時系列的な消費電力Ｗにおける最大消費電力Ｗｍａｘに基づいて設定供給電力Ｗｓを決定するものとしたが、設定供給電力Ｗｓの決定方法はこれに限られない。例えば、ＰｏＥ受電デバイス２００の時系列的な消費電力Ｗにおける平均値（平均消費電力）に基づいて設定供給電力Ｗｓを決定するものとしてもよい。ただし、上記実施例のように最大消費電力Ｗｍａｘに基づいて設定供給電力Ｗｓを決定すれば、消費電力Ｗにおける平均値に基づいて設定供給電力Ｗｓを決定する場合よりも、ＰｏＥ受電デバイス２００の定格最大消費電力に対する余力値を精度よく見込んだ設定供給電力Ｗｓを決定することができる。

Ｃ４．変形例４：
上記実施例では、スイッチングハブ１００は、電流検出回路５０を用いて、給電ポート３０に接続されたＰｏＥ受電デバイス２００の消費電力Ｗを監視するものとしたが、消費電力Ｗの監視方法はこれに限られない。給電ポート３０に接続されたＰｏＥ受電デバイス２００の消費電力Ｗを監視するために、電流検出回路５０の代わりに、給電ポート３０に流れる電流の値を測定または計算により得ることができる他の構成を有する手段を用いるようにしてもよい。

Ｃ５．変形例５：
上記実施例では、本発明のＰｏＥ給電装置を、スイッチングハブに適用した場合について説明したが、本発明は、いわゆるＰｏＥスプリッタや、ＰｏＥインジェクタ等、給電ポートを備える他のネットワーク機器に適用することもできる。

Ｃ６．変形例６：
上記実施例のスイッチングハブ１００において、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。

１００…スイッチングハブ
１０…ＣＰＵ
１２…ＰｏＥ給電制御部
１４…消費電力監視部
１６…供給電力決定部
１８…最適給電制御部
２０…フラッシュＲＯＭ
３０…給電ポート
３２…電力供給線
４０…電源装置
５０…電流検出回路
５２，５４，５６…抵抗
５８…Ａ／Ｄコンバータ
１５０…ＬＡＮケーブル
２００…ＰｏＥ受電デバイス
Ｗ…消費電力
Ｗｍａｘ…最大消費電力
Ｗｓ…設定供給電力

Claims

ＰｏＥ（Power over Ethernet（登録商標））給電装置であって、
ＰｏＥ受電装置に給電するための複数の給電ポートと、
前記複数の給電ポートのそれぞれに接続されたＰｏＥ受電装置における消費電力を、所定期間、時系列的に監視する消費電力監視部と、
前記消費電力監視部によって、前記所定期間、時系列的に監視された前記消費電力に基づいて、前記ＰｏＥ受電装置への設定供給電力を決定する供給電力決定部と、
を備え、
前記供給電力決定部は、前記監視された消費電力における最大値に基づいて、前記設定供給電力を決定する、ＰｏＥ給電装置。
請求項１記載のＰｏＥ給電装置であって、さらに、
前記給電ポートを介して、前記ＰｏＥ受電装置への給電を行う給電部と、
前記給電部が前記設定供給電力を前記ＰｏＥ受電装置に給電するように前記給電部を制御する最適給電制御部と、を備える、
ＰｏＥ給電装置。
請求項２記載のＰｏＥ給電装置であって、さらに、
前記給電部がＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電を行うように前記給電部を制御するＰｏＥ給電制御部を備え、
前記消費電力の監視および前記設定供給電力の決定は、前記ＰｏＥ給電制御部による前記給電部の制御中に実行され、
前記最適給電制御部は、前記設定供給電力が決定された後に、前記給電部の制御を、前記ＰｏＥ給電制御部に代わって実行する、
ＰｏＥ給電装置。
複数の給電ポートを有するＰｏＥ給電装置による給電方法であって、
前記複数の給電ポートのそれぞれに接続されたＰｏＥ受電装置における消費電力を、所定期間、時系列的に監視することと、
前記所定期間、時系列的に監視された前記消費電力に基づいて、前記ＰｏＥ受電装置への設定供給電力を決定することと、
を備え、
前記設定供給電力を決定することは、前記監視された消費電力における最大値に基づいて実行される、給電方法。
請求項４記載の給電方法であって、さらに、
前記給電ポートを介して、前記ＰｏＥ受電装置への給電を行うことと、
前記設定供給電力が前記ＰｏＥ受電装置に給電されるように前記給電を制御することと、を備える、
給電方法。
請求項５記載の給電方法であって、さらに、
ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した給電が行われるように前記給電を制御することを備え、
前記消費電力の監視および前記設定供給電力の決定は、前記規格に準拠した前記給電の制御中に実行され、
前記設定供給電力が決定された後に、前記規格に準拠した前記給電の制御に代わって、前記設定供給電力に従った前記給電の制御が実行される、
給電方法。