JP7300462B2 - 通信配線を介する電力に関する電線障害および電気的不均衡の検出 - Google Patents

Description

関連出願の記載
本願は、２０１８年４月５日に出願された、「ＷＩＲＥ ＦＡＵＬＴ ＡＮＤ ＰＡＩＲ ＵＮＢＡＬＡＮＣＥ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＰＯＷＥＲ ＯＶＥＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＣＡＢＬＩＮＧ」と題する米国仮出願第６２／６５３，３８５号（代理人整理番号第ＣＩＳＣＰ１３４１＋号）の優先権を主張する。当該仮出願の内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は一般に通信ネットワークに関し、より詳細には、通信システムを介する電力に関する安全機能に関する。

Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰｏＥ）は、有線電気通信ネットワーク上で給電装置（ＰＳＥ）から受電装置（ＰＤ）へとリンク部を介して電力を供給するための技術である。１００Ｗ以下の電源を使用する従来のＰｏＥシステムでは、このクラスに限れば電力システムには破壊的損傷または生命安全の懸念が生じないため、特別な保護メカニズムは必要ない。１００Ｗの閾値を上回り得るより新しいシステムでは、システムおよびユーザの両方を保護する安全プロトコルのメカニズムを定めることが重要である。

本明細書に記載する実施形態を実装可能なシステムの例を示す。 デュアルルートプロセッサカードのシャーシの正面図である。 図２に示すシャーシの上面図である。 拡張電力シェルフを備えたデュアルルートプロセッサのシャーシを示す図である。 ラインカードのシャーシの正面図である。 デュアルラインカードのシャーシの正面図である。 デュアルファブリックのシャーシの正面図である。 一実施形態に係る、電線障害および電気的不均衡の検出のためのプロセスを説明するフローチャートである。 一実施形態に係る、電源用の電気的不均衡検出回路のブロック図である。 一実施形態に係る、受電装置用の電気的不均衡検出回路のブロック図である。 一実施形態に係る電線検証プロセスを示す図である。 本明細書に記載する実施形態を実装するのに有用なネットワークデバイスの例を描いた図である。

図面のいくつかの図の全てにわたって、対応する参照符号は対応する部分を示す。

概説
独立請求項において本発明の態様が明記され、従属請求項において好ましい特徴が明記される。ある態様の特徴を各態様に単独で、または他の態様と組み合わせて適用することができる。

一実施形態では、方法は一般に、Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰｏＥ）配電システムにおいてＰｏＥを１００ワット超の電力で伝送することであって、配電システムは少なくとも２つの電線対を備える、伝送することと、配電システムの熱状態をモニタすることと、障害がないか電線の各々を定期的にチェックすることと、電線に電気的不均衡がないかをチェックすること、を含む。

別の実施形態では、装置は一般に、Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰｏＥ）配電システムにおいて電源として動作可能なルートプロセッサであって、複数の受電装置に電力を送達するための複数のポートと、配電システムの熱状態をモニタし、障害がないかポートの各々において電線をチェックし、電線に電気的不均衡がないかをチェックするための障害検出モジュールと、を備える、ルートプロセッサを備える。

さらに別の実施形態では、モジュール式伝達システムは一般に、Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰｏＥ）を１００ワット超の電力で送達するための複数のポートを備えるルートプロセッサと、ＰｏＥを受け取るための複数のポートを備える複数の受電装置と、配電システムの熱状態をモニタし、障害がないかポートの各々において電線をチェックし、電線に電気的不均衡がないかチェックするための障害検出システムと、を備える。

明細書の残りの部分および添付の図面を参照することによって、本明細書に記載される実施形態の特徴および利点の更なる理解を実現できる。

例示的な実施形態
以下の記載は、当業者が実施形態を製作および使用できるように提示するものである。具体的な実施形態および用途の説明は例として提供されているに過ぎず、当業者には様々な修正が容易に明らかとなるであろう。本明細書に記載する一般原理は、実施形態の範囲から逸脱することなく他の用途に適用され得る。したがって、実施形態は示されたもののみに限定されるものではなく、本明細書に記載する原理および特徴に合致する最も広い範囲を与えられるものとする。明晰にするために、実施形態に関連する技術分野で知られている技術項目に関連する詳細は、詳細に記載していない。

標準的なＰｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰｏＥ）の最大電力供給能力は約１００ワット（Ｗ）であるが、多くのクラスの受電装置にとって１００Ｗ超の電力供給は有益であろう。１００Ｗを上回るＰｏＥ用途では、ユーザおよび財産を保護するための安全メカニズムが必要となる。

本明細書に記載する実施形態は、従来の９０ＷのＰｏＥ実装を上回るより高い電流容量の用途に対して１００Ｗを上回る電力を安全に送達するための、通信配線を介したより高いワット数の電力の送達を可能にする安全システムおよび方法を提供する。安全システムは例えば、望まれない電気的事象、例えば短絡、回路の開放、電気的不均衡、電流容量限度の超過、または生命安全上の懸念を防止し得る。一例では、システムは、４対通信ケーブルを介した最大３００ワットの電力の送達の安全な実装を可能にし得る。システムは、例えば、最大１５メートルのケーブル距離で１００Ｗ～３００Ｗの電力を送達する。以下に詳細に記載するように、これらの実施形態は、ラインカードの光学系とは別個のシステム中の、ＲＰ（ルートプロセッサ）制御プレーンを備えた伝達ルータにおいて実施できる。電力およびデータの両方が、ＲＰデバイスからＰＳＥ（給電装置）中のラインカードデバイスを経てＰＤ（受電装置）アプリケーションへと渡される。

ここで図面を参照すると、まず図１では、配電のために通信配線を介した電力（本明細書では改良型ＰｏＥとも呼ばれる）を利用し得る、モジュール式伝達システムの例。図１に示すモジュール式伝達システムは、３つのラインカードのシャーシ１２に制御および電力を提供する、デュアルルートプロセッサ（ＲＰ）カードのシャーシ１０を含む。デュアルＲＰカードのシャーシは、例えば、２ＲＵ（ラックユニット）のシャーシである。ルートプロセッサカードのシャーシ１０は、各々が２０個のダウンリンクポート１６を備える２つのルートプロセッサ１４（ＲＰ０、ＲＰ１）と、デュアルポートグラウンドシステム１８と、２個の複合電源ユニット（ＰＳＵ）およびファントレイモジュール２０（ＰＳＵ／ＦＴ０、ＰＳＵ／ＦＴ１）と、を備える。拡張可能な伝達システムは、例えば、最大２０個の冗長なラインカード接続部、または１８個のラインカード接続部および２個のファブリック接続部をサポートできる。各ダウンリンクポート１６は、例えば、３００Ｗの電力システムによる合計１Ｇｂ／秒または１０Ｇｂ／秒をサポートできる。ダウンリンクポート１６は、ラインカードの各シャーシ１２（またはファブリックのシャーシ）に、制御および電力を提供する。一例では、電源ユニット２０は、２ｋＷのＡＣまたはＤＣ（または他の電力レベルの）デュアル冗長電力モジュール（１＋１）を提供する。各ラインカードのシャーシ１２は、デュアルアップリンクポート２４を備えるラインカード２２（ＬＣ０、ＬＣ１、ＬＣ２）と、ファントレイ２６（ＦＴ０、ＦＴ１、ＦＴ２）と、グラウンドシステム２８と、を備える。電力およびデータは、ルートプロセッサ１４にあるポート１６からケーブル１７を介して、ラインカード２２にあるポート２４へと伝送される。この例では、ＰｏＥ配電システムにおいて、ルートプロセッサ１４はＰＳＥ（給電装置）であり、ラインカード２２はＰＤ（受電装置）である。

一実施形態では、ポート１６、２４は、ＲＪ４５（または同様のコネクタ）を利用してデータとＰｏＥを組み合わせる相互接続ポートを備える。例えば、ケーブルおよびコネクタのシステムは、ＲＪ４５カテゴリー７式の４対通信配線を備え得る。ポート１６、２４に、９０Ｗ超の電力用の能力を識別するべくラベル付けしてもよい。一例では、このケーブルおよびコネクタのシステムは、ピンまたは電線あたり最低で２０００ミリアンペアの電流容量をサポートできる。例えば、２２ＡＷＧ（米国ワイヤゲージ規格）の電線を使用して、カテゴリー７／カテゴリー５ｅのケーブルシステムにおいて電線あたり１５００ミリアンペア～２０００ミリアンペアをサポートできる。一例では、システムは（３００Ｗにおける２２ＡＷＧのカテゴリー７のケーブルの技術に基づいて）、最大１５メートルのケーブル長さをサポートし得る。１つまたは複数の実施形態では、ＰＳＥの内部電源電圧は、５６Ｖ～５７Ｖの範囲、５７Ｖ～５８Ｖの範囲、または５６Ｖ～５８Ｖの範囲で動作し得る。例えば、ＰＳＥにおける出力電圧は５７Ｖであり得、このときＰＤにおける入力電圧は５６Ｖである。１５メートルのケーブルの場合、ＰＳＥにおける５６Ｖ電源は、約３００Ｗの電力を送達できる。電流がより小さい場合、システムは例えば、３００Ｗ未満の電力を１５メートルを超える長さまで送達することもできる。

図１に示す構成は単なる例であり、他の構成（例えば、ルートプロセッサ、ＰＳＵ、ラインカード、またはアップリンク／ダウンリンクの個数）を実施形態の範囲から逸脱することなく使用できることを理解されたい。また更に、本明細書に記載するコネクタ、ケーブル、ケーブル長さ、および電力範囲は単なる例であり、他のタイプのコネクタ、ケーブルの長さ、ケーブルシステムのタイプ、または電力レベルを、実施形態の範囲から逸脱することなく使用できる。

図２は、図１に示すラインカード接続を伴わないデュアルＲＰカードのシャーシ１０を示し、図３は、図２に示すデュアルルートプロセッサカードのシャーシの上面図である。ルートプロセッサ１４は、ルートプロセッサ（ＲＰ）のスロット３０（図３）内に収容されている。電源ユニット３２はファン３４の正面に配置されている。複合型電力およびファンモジュールとＲＰスロット３０の間に、プレナムスペース３５が挿入されている。電力の経路が３６で示されており、空気の通路が３８で描かれている。

図４は、デュアルルートプロセッサのシャーシ４０および拡張電力システム（シェルフ）４２の正面図を示す。拡張電力システム４２を使用して、例えば、４個の冗長な２ｋＷ電力モジュール（２＋２）（例えば、図１に示すＲＰのシャーシ１０の送達電力容量の２倍）を提供できる。ＲＰシャーシ４０は、ルートプロセッサ４３（ＲＰ０、ＲＰ１）と、グラウンドシステム４４と、複合型ＰＥＭ（Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｔｒｙ Ｍｏｄｕｌｅ；電力投入モジュール）およびファントレイ４５（ＰＥＭ Ａ／ＦＴ０、ＰＥＭ Ｂ／ＦＴ１と、を含む。この例では、拡張電力シェルフ４２は、４個の複合型電源ユニットおよびファントレイ４６（ＰＳＵ／ＦＴ０、ＰＳＵ／ＦＴ１、ＰＳＵ／ＦＴ２、ＰＳＵ／ＦＴ３）と、グラウンドシステム４８と、を含む。電力は２個の電力出力部４７（電力ＯＵＴ Ａ、電力ＯＵＴ Ｂ）を介してルートプロセッサ４３に供給される。ルートプロセッサカードのシャーシ４０はＰＥＭ４５において電力を受け取り、図１に関して既に記載したように、ダウンリンクポート（図示せず）において電力を送達する。

図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃはそれぞれ、ラインカードのシャーシ５０、デュアルラインカードのシャーシ５２、およびデュアルファブリックカードのシャーシ５４を示す。各ラインカード（ＬＣ０、ＬＣ１）５５およびファブリックカード（ＦＣ０、ＦＣ１）５６は、例えば、３００Ｗの電力でデュアルアップリンクポート５３をサポートできる。各ラインカード５５およびファブリックカード５６は対応するファントレイ（ＦＴ０、ＦＴ１）５７を有し、各シャーシ５０、５２、５４はグラウンド５８を含む。デュアルファブリックのシャーシ５４は、複数のラインカードのシャーシをサポートできる。

図１、２、３、４、５Ａ、５Ｂ、および５Ｃに示す構成要素および構成は、通信ケーブルシステムを介する電力に関する本明細書に記載する安全システムを利用し得る、モジュール式伝達システムの例に過ぎないことを理解されたい。

既に記載したように、より高電力のＰｏＥ配電システム（例えば≧１００ＷのＰｏＥ）では、機器およびユーザを安全に保護するために、追加の障害検出が必要となる。以下には、図１～５Ｃに関して上記したモジュール式伝達システム、または通信配線を介する電力（例えば、１００Ｗ超の、１００Ｗ～３００Ｗの間の、約３００ＷのＰｏＥ）用に構成された他の伝達システム上で実装され得る、障害検出システムおよび方法が記載されている。本明細書に記載する障害検出（安全）システムおよび方法を使用して、例えば、多対ケーブルシステム上の熱蓄積、対の電線の間の電線－電線の不均衡、対－対の不均衡、短絡、またはこれらの任意の組み合わせを防止することができる。以下に記載するように、電線の電流をモニタすること、および、既知の電線パラメータに基づいて電線、電線対、ケーブル（例えば４対ケーブル）の温度の変化を計算することによって、熱蓄積を検出できる。対における２本の電線のうちの一方に他方よりも実質的に大きい電流が流れている場合、対における電線－電線の不均衡が検出され得る。対のうちの１つにその他の対よりも実質的に大きい電流が流れている場合に、対－対の不均衡が検出され得る。短絡または障害を識別するために各電線を評価してもよい。障害が検出された場合、エラーまたは軽度警告もしくは重度警告を発してもよい。検出された障害の深刻さに応じて、電力を低減させることができるかまたはポートを遮断することができる。例えば、熱蓄積が軽度である場合、電力を低減させて、配線上の電流を低減させることができる。電線において短絡または他の障害が検出された場合、または電気的不均衡が検出された場合、対応するポートを遮断することができる。

図６は、一実施形態に係る、通信配線システムにおける電力の障害を検出するためのプロセスの概要を説明するフローチャートである。ステップ６０において、システムは、例えばＰｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔに関するＩＥＥＥ規格８０２．３ｂｔ（例えば、クラス８）を使用して、低電力モード（例えば≦９０Ｗまたは他の低い電力設定）で起動する。電力を印加する前にチャネル確認アルゴリズムを実行してリンクを評価してもよい（ステップ６２）。例えば、電線の接続の程度を検証するために、電線モニタするプロセスを複数の電線にわたって行ってもよい。次いでシステムは、ＣＤＰ（Ｃｉｓｃｏ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）（または任意の他の好適なプロトコル）を使用して、ＵＰｏＥ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）が開始の１５Ｗまたは３０Ｗから最大６０Ｗまでの調整を行うのと類似した様式で、９０Ｗ超の電力に関する調整を行うことができる（ステップ６３）。一例では、ＰＳＥはＰＳＥが提供できる電力レベルをＰＤに通知でき、その後ＰＤは使用に適した電力レベルを選択することができる。ＰＳＥとＰＤが、例えば１５Ｗ、３０Ｗ、６０Ｗ、９０Ｗ、１５０Ｗ、２００Ｗ、２５０Ｗ、３００Ｗ、または任意の他の好適な電力レベルで電力レベルを調整してもよい。障害が検出されない場合、システムは、利用可能な最大電力へと自動調整してもよい。イーサネット管理パケットを使用して、例えば、３００Ｗの最大電力の割り当てを可能にできる。

電力が増大すると、以下で詳細に記載するように障害検出が行われる。障害検出には、例えば、熱蓄積のチェック（ステップ６４）、電気的不均衡チェック（電線－電線の不均衡チェック（ステップ６５）、対－対の不均衡チェック（ステップ６６））、または短絡／障害保護チェック（ステップ６７）を含めることができる。システムはこれらのチェックのうちの１つもしくは複数を任意の順序で実行する（一例として図６においてステップ間の点線で示されている）ように構成されてもよく、または、いくつかのステップを同時に実行してもよい。安全チェックのうちの１つまたは複数を、連続的に実行してもよく、指定された間隔で実行してもよい。例えば、電線を、１０ミリ秒の時間枠内の連続ループで１本ずつモニタすることができる。障害が検出されたかまたは指定されたＰＳＥ電圧（例えば、５８．５Ｖ）を上回った場合、電力出力は遮断される（ステップ６８および６９）。障害が軽度である（例えば、１つまたは複数のパラメータが限度値に近いが限度値を上回ってはいない）場合、電力レベルの再調整によって電力を低減させることができる。障害が続く場合には、ポートを遮断してもよい。警告を発することもできる。１つまたは複数の実施形態では、電力を遮断するために、パケットおよびアイドル（リンク）のモニタリングを使用してもよい。電線が失われている場合、リンクが失われており、電線ごとの障害がカバーされる。

図６に示す上記したプロセスは単なる例であること、および、実施形態の範囲から逸脱することなく、ステップの組み合わせ、追加、削除、または修正が可能であることを理解されたい。

以下では、図６のステップ６４～６７に対して実行できる安全チェック（障害検出）の詳細について記載する。

１つまたは複数の実施形態では、ケーブル電流の変化を追跡することおよびケーブル電流温度を計算することによって、熱蓄積を検出することができる。ケーブル温度は、アンペア数、ケーブルゲージ、およびケーブルの長さの関数である。既知のパラメータを使用することおよび電線サイズ（例えば２２ＡＷＧ）を想定することによって、束ねられた状態にあるケーブルの温度限度値を計算することができる。温度範囲は、例えば、正常、軽度、重度、および危険として定義され得る（例えば、軽度はケーブル温度限度値の２０℃以内に定義され、重度はケーブル温度限度値の１０℃以内に定義され、危険はケーブル温度限度値に定義される）。温度範囲が軽度の範囲内にある場合、システムは配線上の電流を低減させるような電力の再調整を強制してもよい。温度が危険の範囲にある場合、ポートへの電力供給を停止することができる。温度は、各電線、各電線対、４対ケーブル、または任意の組み合わせにおいて計算することができる。例えば、障害検出に使用するために、２０１７年５月２４日に出願された「Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｆｏｒ Ｃａｂｌｅｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ Ｄａｔａ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ」と題する米国特許出願第１５／６０４，３４４号に記載されているようなケーブルの熱モデル化を行うことができる。

モニタ（または計算）された電流に基づいてアクションが行われてもよい。例えば、ケーブルの電流がケーブルの電流上限値を上回った場合、ポートを遮断してもよい。ケーブル電流が指定された範囲に達した場合、ラインカード（ＰＤ）にＰＳＥとの電力調整を行わせて、配線上の電流を低減させることができる。電流は、電線ごとに、電線対ごとに、ケーブルごとに、または任意の組み合わせでモニタすることができる。電流範囲は、正常、軽度、重度、および危険として定義され得る（例えば、軽度は最大電流の２０％以内に定義され、重度は最大電流の１０％以内に定義され、危険は最大電流に定義される）。範囲が軽度である場合、ケーブルの電流を低減するように再調整を行うことができる。危険の温度に達した場合、ポートへの電力供給を停止することができる。

図６のステップ６５および６６に示すように、電気的不均衡に基づいて障害を識別することができる。（電線の対の中の電線同士の間の）電線－電線の不均衡および（電線の対同士の間の）対－対の不均衡を追跡することができる。電線－電線のまたは対－対の不均衡が指定された限度値を上回った場合、警告を発することができる。ケーブル劣化を探査し、電線－電線のまたは対－対の不均衡の検出時に軽度の警告を発することもできる。対－対の不均衡の検出回路の例が、ＰＳＥに関しては図７に、ＰＤに関しては図８に示されているが、これらについて以下に記載する。

１つまたは複数の実施形態では、障害検出回路は、４対通信ケーブル（例えば、少なくとも２つの電線対を備えるケーブル）において、対ごとの障害および不均衡の検出を提供する。障害検出回路は、電流の不一致を個々にモニタして見つけ出し、かかっている負荷を調整される負荷に照らして調査し、インピーダンス変化をもたらす電線にわたる自動負荷平準化を検討する。センタータップおよびリンクのモニタを使用して、電線ごとの障害を検出することができる。

図７は、一実施形態に係る、ＰｏＥ電源における対ごとの障害および不均衡の検出のための障害検出回路の例を示す。障害検出は、ＰＳＥ電源における各ポート（例えば、図１のルートプロセッサ１４にあるポート１６）に対して行われる。簡潔にするために、回路は、ポートのうちの１つにある４つの電線対のうちの１つについてのみ示されている。各電線対に、障害検出のための回路が提供される。図７に示す回路はＰＳＥ（図１のルートプロセッサ１４）に位置しており、電源７０からポートにあるコネクタ７１までのチェックを行う。既に記載したように、電源７０は、例えば５８ＶＤＣまたは他の好適な電力レベルを提供できる。コネクタ７１は、例えば、ケーブルを介して受電装置（例えば図１のラインカード２２）に電力およびデータを提供するための、ＲＪ４５コネクタを備え得る。

マイクロコントローラ７２（例えば、ＰＩＣ（プログラマブルインターフェースコントローラ））を使用して、４対全てを比較し、不均衡状態または障害のあることを指示し、警告を発出してもよい。電力は、電源７０から、微分増幅器７４と通信している抵抗器７３を通って運ばれる。回路は、（抵抗器７３を介して）電源７０からおよびコントローラ７２から入力を受け取り、１対のインダクタ７７を備える変圧器７６に入力を提供する、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７５を含む。変圧器７６からコネクタ７１へと電力が伝送される。コントローラ７２はまた、イーサネット配線へとタップされている立上がりおよび立下り検出器７８から入力を受信する。イーサネットのデータおよび制御論理回路は、モジュール７９によって提供される。イーサネット回路は、イーサネット磁気要素（ｍａｇｎｅｔｉｃｓ）８３とＤＣブロック８４とを含む。

データおよび電力の両方を取り扱うために大型の磁気要素を使用するのを回避する目的で、システムは、データ伝送用の組み込まれた磁気要素の代わりに受動的結合を使用してもよい。システムはイーサネット磁気要素７９を経由する代わりにＡＣ結合を使用する。このことにより、データおよび電力の両方を取り扱うために大型の磁気要素を使用することが回避される。短絡を防止するために、コンデンサを使用してイーサネット磁気要素からのＤＣ電力をブロックしてもよい。一例では、コンデンサを直列に使用し、適したパワーインダクタを用いて電力を供給するようにインダクタを使用する。

図８は、一実施形態に係る、受電装置８０（例えば図１のラインカード２２）における対ごとの障害および不均衡の検出のための回路の例を示す。図７に関して上記したように、簡潔にするために、回路は４つの対のうちの１つについてのみ示されている。受電装置８０は、ＰＳＥからコネクタ８１（例えばＲＪ４５コネクタ）を介して電力およびデータを受け取る。電力はインダクタ８７を介して伝送され、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）８５を通過する。コントローラ８２（任意）は４つの対を比較して、対同士の間に不均衡がないかをチェックする。図８の回路は、処理機能を有さずに（例えばコントローラ８２を除去して）構成することもできる。この場合、ＦＥＴ８５に対して（コントローラの代わりに）ＰＤ８０から直接、エラー制御が行われる。既に記載したように、回路のイーサネット部分は、イーサネット磁気要素８９とＤＣブロック８８とを含む。

既に指摘したように、システムはまた、人の健康に干渉しないことが知られている１０ミリ秒の時間期間内にケーブルシステム中の各電線を分析することによって、電線に短絡がないかをチェックし、生命の安全のための障害保護を行うことができる。一実施形態では、システムは制御ループを使用して、周期的な間隔（例えば、９ミリ秒、１０ミリ秒）で電線の安定性を評価する。一例では、安全アルゴリズムは１０ミリ秒の時間枠内でループする。ＰＳＥにおける回路の短絡または開放などの配線異常がないか、各電線がモニタされる。電圧が測定され、エラーがない場合はループが繰り返される。全ての電線に電力を供給し、時間ｎにおいて第１の電線（ｎ）への電力供給を停止する。一例では、システムは電線１に対する電力を０．２５ミリ秒以下の間切断し、ゼロ時間まで電力を評価する。システムは例えば１．００ミリ秒待機し（待機時間はバーストを伴わずに平均電流をより高く維持するのに寄与する）、それから次の電線へとループしてもよい。電線長さの最大／最小範囲に照らしてモデル化された電線ゲージに基づいて、立下がり時間がモニタされ計算される。電線を負に駆動してモニタ時間をより短くすることもできる。時間（ｎ）＋０．２５ミリ秒において、次の電線が電力供給される。電線長さの最大／最小範囲に照らしてモデル化された電線ゲージに照らして、立上がり時間がモニタされ計算される。このプロセスは全ての電線がチェックされるまで続く。この例では、プロセス全体で１０ミリ秒を要する。

図９は、１ミリ秒の遅延後に各電線が試験される別の例を示す。電線１を０．２５ミリ秒の間オフにし、その後で電力降下を評価するための０．７５ミリ秒の遅延が続く。このプロセスが８本全ての電線に繰り返され、結果的に９ミリ秒の周期となる。

上記した安全アルゴリズムによって繰り返し周波数ベースが導入される場合があり、この結果、低周波の放射性エミッションおよび高レンジの伝導性エミッションの両方が生じる可能性がある。以下のアルゴリズムを利用して、安全メカニズムをよりランダムに分散させ、この繰り返し周波数ベースを回避することができる。

ＥＭＣ（電磁環境適合性）のスペクトルピーキングを排除するために、このアルゴリズムは、図９に０．２５ミリ秒＋０．７５ミリ秒＝１．００ミリ秒として示す電線＿ｘの時間スパンを変化させる。２個の乱数を生成することができ、一方の乱数は対称となる電線＿ｘ（整数１～８）を選択し、他方の乱数は次の電線＿ｘまでの遅延時間（０．１ミリ秒～０．７５ミリ秒）を選択する。この結果、各オフタイム位置が、標準的な１０ミリ秒の安全評価時間枠内に定義される９ミリ秒の時間枠内で分散されることになる。

障害検出プロセスにおいて使用される上記したプロセスおよび時間間隔は単なる例であること、ならびに、このプロセスは実施形態の範囲から逸脱することなく異なる時間間隔またはアルゴリズムを含み得ることを理解されたい。

これらの実施形態は、複数のネットワークデバイスを含むデータ通信ネットワークの環境で動作する。ネットワークは、任意の個数のノード（例えば、ルータ、スイッチ、ゲートウェイ、コントローラ、アクセスポイント、または他のネットワークデバイス）を介して連絡している任意の個数のネットワークデバイスを含むことができ、このことにより、ネットワーク内でのデータの移動が促進される。ネットワークデバイスは、１つまたは複数のネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）（例えば、イーサネット仮想プライベートネットワーク（ＥＶＰＮ）、レイヤ２仮想プライベートネットワーク（Ｌ２ＶＰＮ））、仮想ローカルエリアネットワーク（ＶＬＡＮ）、ワイヤレスネットワーク、企業ネットワーク、共同ネットワーク、データセンター、モノのインターネット（ＩｏＴ）、インターネット、イントラネット、または任意の他のネットワーク）を介して通信できるか、またはこれらと通信した状態であり得る。

図１０は、本明細書に記載する実施形態を実装するために使用し得るネットワークデバイス１００（例えば、伝達システム、図１のルートプロセッサカードのシャーシ）の例を示す。一実施形態では、ネットワークデバイス１００は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの任意の組み合わせにおいて実装可能な、プログラム可能なマシンである。ネットワークデバイス１００は、１つまたは複数のプロセッサ１０２と、メモリ１０４と、インターフェース１０６と、電線障害および対不均衡検出モジュール１０８と、を含む。

メモリ１０４は揮発性メモリであっても不揮発性ストレージであってもよく、ここにはプロセッサ１０２によって実行および使用される様々なアプリケーション、オペレーティングシステム、モジュール、およびデータが格納される。例えば、電線障害および不均衡検出モジュール１０８の構成要素（例えば、コード、論理回路、またはファームウェア、等）を、メモリ１０４に格納することができる。ネットワークデバイス１００は、任意の個数のメモリ要素を含み得る。

ネットワークデバイス１００は、任意の個数のプロセッサ１０２（例えば、シングルまたはマルチプロセッサのコンピューティングデバイスまたはシステム）を含んでもよく、このプロセッサ１０２は、パケットまたはパケットヘッダを処理するように動作可能な転送エンジンまたはパケットフォワーダと通信し得る。プロセッサ１０２はソフトウェアアプリケーションまたはモジュールから命令を受信してもよく、これによりプロセッサは、本明細書に記載する１つまたは複数の実施形態の機能を実行する。

論理回路は、プロセッサ１０２が実行できるように、１つまたは複数の有形媒体にコード化され得る。例えば、プロセッサ１０２は、メモリ１０４などのコンピュータ可読媒体に格納されているコードを実行することができる。コンピュータ可読媒体は、例えば、電子的（例えば、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ））、磁気的、光学的（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ）、電磁的、半導体技術の、または任意の他の好適な媒体であり得る。一例では、コンピュータ可読媒体は、非一時的コンピュータ可読媒体を備える。図６のフローチャートに関して上記した１つまたは複数の機能、または本明細書に記載する電力レベル調整もしくは安全サブシステムなどの他の機能を実行するために、論理回路を使用することができる。ネットワークデバイス１００は、任意の個数のプロセッサ１０２を含み得る。

インターフェース１０６は、データもしくは電力を受け取るためのまたはデータもしくは電力を他のデバイスに伝送するための、インターフェースまたはネットワークインターフェース（ラインカード、ポート、コネクタ）を任意の数だけ備え得る。ネットワークインターフェースは様々な異なる通信プロトコルを使用してデータを送信または受信するように構成することができ、ネットワークインターフェースまたはワイヤレスインターフェースに結合された物理リンクを介してデータを通信するための機械的回路構成、電気回路構成、および信号回路構成を含み得る。例えば、ラインカードは、ポートプロセッサとポートプロセッサコントローラとを含み得る。インターフェース１０６は、ＰｏＥ、改良型ＰｏＥ、ＰｏＥ＋、ＵＰｏＥ、または類似の動作を行うように構成されてもよい。

電線障害および不均衡検出モジュール１０８は、本明細書に記載する障害検出において使用されるハードウェアまたはソフトウェアを備えてもよい。

図１０に示す上記したネットワークデバイス１００は単なる例であること、および異なる構成のネットワークデバイスを使用してもよいことを理解されたい。例えば、ネットワークデバイス１００は、本明細書に記載する能力を促進するように動作可能なハードウェア、ソフトウェア、アルゴリズム、プロセッサ、デバイス、構成要素、または要素の、任意の好適な組み合わせを更に含んでもよい。

要約すれば、一実施形態では、方法は、Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰｏＥ）配電システムにおいてＰｏＥを１００ワット超の電力で伝送することであって、配電システムは少なくとも２つの電線対を備える、伝送することと、配電システムの熱状態をモニタすることと、障害がないか電線の各々を定期的にチェックすることと、電線に電気的不均衡がないかチェックすること、を含む。本明細書では装置もまた開示される。

方法および装置は示された実施形態に従って記載されているが、これらの実施形態に対して本発明の範囲から逸脱することなく変更を行い得ることを、当業者は認識するであろう。したがって、上記の説明に含まれているおよび添付の図面に示されている内容は、全て例示として解釈されるものであって、限定的な意味で解釈されるものではないことが意図されている。

Claims (23)

1. Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰｏＥ）配電システムにおいてＰｏＥを１００ワット超の電力で伝送することであって、前記配電システムは少なくとも２つの電線対を備える、伝送することと、
   前記配電システムの熱状態をモニタすることと、
   前記電線のうちの１本への電力を少なくとも所定期間切断し、前記電線を評価し、前記電線の各々について繰り返すことにより、障害がないか前記電線の各々を定期的にチェックすることと、
   前記電線に電気的不均衡がないかチェックすることと、
   を含む、方法。
2. 電気的不均衡がないかをチェックすることは、前記電線対同士の間に電気的不均衡がないかをチェックすることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 電気的不均衡がないかをチェックすることは、前記電線同士の間に電気的不均衡がないかをチェックすることを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記熱状態をモニタすることは電流変化を追跡して熱蓄積を識別することを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記配電システムは、ルートプロセッサを備える給電装置（ＰＳＥ）と、ラインカードを備える受電装置と、を備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記電線のうちの１つの前記障害または前記電気的不均衡を識別したときに警告を設定することを更に含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
7. 温度限度値のあるパーセンテージ内のケーブル温度を識別し、電力レベルを低減することと、を更に含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
8. 起動時に前記ＰｏＥを１００ワット未満の電力で伝送することと、
   前記ＰｏＥ配電システムにおいて給電装置（ＰＳＥ）と受電装置（ＰＤ）の間で電力レベルを調整することと、
   前記電力を１００ワット超まで増大させることと、
   を更に含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記ＰｏＥ配電システムは５６ボルト～５８ボルトの間の出力電圧を有する給電装置（ＰＳＥ）を備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記ＰＳＥにおける前記出力電圧が５８．５ボルトを上回ることを検出し、前記出力電圧を遮断することを更に含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記電線の各々を定期的にチェックすることは、電線の安定性を１０ミリ秒の時間期間内に少なくとも１回評価することを含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記所定期間は０．２５ミリ秒以下である、請求項１に記載の方法。
13. Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰｏＥ）配電システムにおいて電源として動作可能なルートプロセッサであって、
    複数の受電装置に電力を送達するための複数のポートと、
    前記配電システムの熱状態をモニタし、障害がないか前記ポートの各々において電線をチェックし、前記電線に電気的不均衡がないかをチェックするための、障害検出モジュールであって、前記電線のうちの１本への電力を少なくとも所定期間切断し、前記電線を評価し、前記電線の各々について繰り返すことにより、障害がないか前記ポートの各々において電線をチェックする、障害検出モジュールと、を備える、ルートプロセッサ
    を備える、装置。
14. 電気的不均衡がないかをチェックすることは、電線対同士の間におよび前記電線同士の間に電気的不均衡がないかをチェックすることを含む、請求項１３に記載の装置。
15. 前記障害検出モジュールは、温度限度値のあるパーセンテージ内のケーブル温度を識別したときに、前記ルートプロセッサと前記複数の受電装置のうちの１つとの間で電力レベルの再調整を開始するように動作可能である、請求項１３または１４に記載の装置。
16. 前記ルートプロセッサは、起動時に前記ＰｏＥを１００ワット未満の電力で伝送し、前記複数の受電装置と電力レベルを調整し、前記受電装置に１００ワット超の電力を伝送するように動作可能である、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の装置。
17. Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰｏＥ）配電システムにおいてＰｏＥを１００ワット超の電力で送達するための複数のポートを備えるルートプロセッサと、
    前記ＰｏＥを受け取るための複数のポートを備える複数の受電装置と、
    前記配電システムの熱状態をモニタし、障害がないか前記ポートの各々において電線をチェックし、前記電線に電気的不均衡がないかチェックするための障害検出システムであって、前記電線のうちの１本への電力を少なくとも所定期間切断し、前記電線を評価し、前記電線の各々について繰り返すことにより、障害がないか前記ポートの各々において電線をチェックする、障害検出システムと、
    を備える、モジュール式伝達システム。
18. 前記ルートプロセッサは少なくとも２個のルートプロセッサを備え、前記受電装置はラインカードまたはファブリックカードを備える、請求項１７に記載のモジュール式伝達システム。
19. 前記ルートプロセッサの電力容量を増大させるための拡張電力システムを更に備える、請求項１７または１８に記載のモジュール式伝達システム。
20. 前記障害検出システムは、温度限度値のあるパーセンテージ内のケーブル温度を識別したときに、前記ルートプロセッサと前記受電装置のうちの１つとの間で電力レベルの再調整を開始するように動作可能である、請求項１７～１９のいずれか１項に記載のモジュール式伝達システム。
21. Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰｏＥ）配電システムにおいてＰｏＥを１００ワット超の電力で伝送するための手段であって、前記配電システムは少なくとも２つの電線対を備える、伝送するための手段と、
    前記配電システムの熱状態をモニタするための手段と、
    前記電線のうちの１本への電力を少なくとも所定期間切断し、前記電線を評価し、前記電線の各々について繰り返すことにより、障害がないか前記電線の各々を定期的にチェックするための手段と、
    前記電線に電気的不均衡がないかをチェックするための手段と、
    を備える、装置。
22. 請求項２～１２のいずれか１項に記載の方法を実行するための手段を更に備える、請求項２１に記載の装置。
23. コンピュータによって実行されると前記コンピュータに請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法のステップを実行させる命令を備える、コンピュータプログラム、コンピュータプログラム製品、またコンピュータ可読媒体。

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