KR101973227B1 - 이더넷용 스위칭 기능을 포함한 유닛 - Google Patents

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Abstract

이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치는, 스위칭 기능 유닛(34)에 의해 통합되어 하나의 기능 유닛을 형성하는 이더넷의 복수의 능동 컴포넌트(32)와, 이들 능동 컴포넌트(32)에 전력 공급하기 위한 상호 간에 독립된 3개 이상의 전원 공급 장치(40, 41, 42)를 포함하며, 3개 이상의 전원 공급 장치(40, 41, 42) 중에서 제 1 전원 공급 장치는 스위칭 기능 유닛(34)의 국부 전원 공급 장치(40)로서 형성되고, 3개 이상의 전원 공급 장치(40, 41, 42) 중에서 제 2 전원 공급 장치는 스위칭 기능 유닛(34)의 이더넷을 통한 제 1 외부 전원 공급 장치(42)로서 형성되며, 3개 이상의 전원 공급 장치 중에서 제 3 전원 공급 장치는 스위칭 기능 유닛(34)의 이더넷을 통한 제 2 외부 전원 공급 장치(41)로서 형성된다.

Description

이더넷용 스위칭 기능을 포함한 유닛{UNIT HAVING A SWITCHING FUNCTION FOR ETHERNET}
본 발명은 이더넷용 스위칭 기능을 포함한 유닛에 관한 것이며, 특히 이더넷을 기반으로 하고 긴 공간 확장성을 보유한 고가용성 네트워크를 위한 유닛이면서, 스위칭 기능을 구비한 복수의 능동 컴포넌트(active component)를 포함하는 상기 유닛에 관한 것이다.
실시간 이더넷으로서도 표현되는 산업 이더넷은, 산업 환경에서, 가령 산업 제조 분야에서 이용되는 기기들의 네트워크화를 위해 이더넷 표준을 이용할 수 있도록 하고자 하는 노력을 위한 상위 개념이다. 상기 환경에서, 일반적으로, 상호 간에 통신하면서 데이터를 교환하는 복수의 기기는 상호 간에 네트워크화된다. 특히 이 경우, 일반적으로 제어 장치들이 상호 간에 연결되어야 하며, 이들 제어 장치에는 다시 단말기들 또는 통신 서브스크라이버들이 연결될 수 있다. 보통 이를 위해 네트워크 기기들은 링 토폴로지로 제어 기능(제어 장치)과 결합되고 단말기들 또는 통신 서브스크라이버들은 다시 각각의 제어 장치와 연결된다.
링 토폴로지의 경우, 이미 링 토폴로지의 기본적인 기능 원리로부터 중복성이 제공되며, 이에 따라서 (단순하게 표현하면) 패킷 또는 이른바 프레임 또는 토큰이 링을 따라서 이동되고 우선 링의 각각의 노드에서 정지한다. 노드가 데이터를 전송하고자 하는 경우, 노드는 패킷에 타깃 노드의 타깃 주소 및 데이터를 부가한다. 그 다음 패킷은 계속해서 링을 순환하면서 타깃 노드를 검색한다. 타깃 노드가 발견되면, 상응하는 데이터는 패킷으로부터 전달되고 순환 주기는 기술한 것처럼 계속된다.
예컨대 배선 내 결함을 통해 링의 단순한 차단 동안, 패킷은 반대되는 방향으로도 링을 통과할 수 있고, 그에 따라 항상 모든 링 노드에 도달할 수 있다. 이를 위해, 이중 링 구조는, 네트워크가 전체적으로 차단되지 않으면서, 이중 링의 적어도 일부분이 단일 링의 차단된 섹션의 브리지로서 이용될 수 있거나, 또는 이중 링의 링들 각각이 인터럽트를 포함할 수 있음으로써 보호된다.
상기 네트워크에서 실질적인 목표는 네트워크로 달성할 가용성이다. 또한, 상호 간에 네트워크화될 더욱더 많아지는 컴포넌트를 포함하는 증가하는 복합도는 더욱더 높아지는 대역폭 및/또는 비트율을 필요로 한다.
공간상 분포된 시설들 또는 연결 가능한 복수의 차량을 위한 제어 장치들의 제조업체, 예컨대 복수의 철도 차량 또는 복수의 철도 차량을 위한 시스템들의 제조 업체는, 네트워크화할 기기들 또는 제어 장치들의 개수가 증가하고 그리고/또는 케이블 길이가 길어질 때, 예컨대 개별 네트워크 서브스크라이버들을 위한 더 이상 충분하지 않은 대역폭에서, 그리고/또는 네트워크의 요구되는 고가용성을 목표로 할 때 나타나는, 종전에 이용되던 버스 시스템들의 한계에 부딪히고 있다.
도 1에는, 양쪽 말단에 각각의 구동 차량(2), 예컨대 기관차와, 이들 구동 차량(2) 사이의 복수의 차량 또는 객차(4)를 포함하는, 컨시스트(Consist)로서도 표현되는 복수의 철도 차량의 예시의 합조차(combination car)가 단순화되어 도시되어 있다. 연결된 전체 철도 차량 합조차를 통해서는, 서브스크라이버들(8), 예컨대 복수의 구동 차량(2) 중 하나 이상의 구동 차량 내 하나 이상의 제어 장치와 또 다른 방식의 하나 이상의 네트워크 서브스크라이버, 예컨대 복수의 차량(4) 중 하나 이상의 차량 내 추가 제어 장치, 통신 서브스크라이버 및/또는 단말기를 포함하고 케이블 길이(L)를 갖는 버스 또는 네트워크 구조(6)가 연장된다.
일반적으로 가령 CAN과 같은 버스 구조들을 기반으로 하는 종전의 네트워크화 형태의 대역폭 문제점은 단순하게 표현하면 충돌이 있는 경우 통상적으로 버스 상의 전파 시간을 반드시 고려하게 한다. 그 이유는, 전파 시간의 경과 후에 비로소, 판단 유닛, 가령 중재 또는 충돌 해결을 위한 수단들 또는 마스터 기능을 포함한 위치에서, 예컨대 네트워크 섹션 또는 네트워크 기기의 기능 여부가 판단될 수 있기 때문이다. 버스가, 상대적으로 더 긴 네트워크화 길이로 인해, 예컨대 철도 차량 합조차에서 복수의 개별 차량을 긴 열차로 연결하는 것을 통해 발생할 수 있는 것과 같이, 예컨대 상대적으로 더 많은 개수의 네트워크 기기들 때문에 상대적으로 더 커진 공급할 영역으로 인해, 그리고/또는 더욱더 길어지는 케이블 또는 네트워크화 길이로 인해 더욱더 길어진다면, 가용한 데이터 전송률 또는 비트율은 더욱더 길어지는 전파 시간으로 인해 감소한다. 추가로 데이터 전송률을 생성하는 네트워크 서브스크라이버들의 증가하는 개수는 하나의 네트워크 서브스크라이버에서 가용한 데이터 전송률의 감소를 계속해서 강화시킨다.
도 1에 따라서, 차량(4)의 길이가 25m이고 예컨대 16대의 연결된 차량, 다시 말해 열차 길이가 대략 400m인 것으로 가정할 때, 전체 철도 차량 합조차를 통해서, 가령 적합하거나 필요한 라인 가이드들 또는 안전 요인들로 인한 설치 부가물을 포함한 버스 또는 네트워크 구조의 케이블 길이(L)는 간단히 800m에 이를 수 있다.
예컨대 CAN(컨트롤러 영역 네트워크), 프로피버스, MVB(다기능 차량 버스) 등과 같은 종전의 버스 시스템들 및 네트워크 기술들은 상기 유형의 케이블 길이에서 필요한 대역폭을 더 이상 보장할 수 없으며, 이런 이유에서 경우에 따라 구획되어야 하고 세그먼트들을 연결하기 위한 추가 계층구조(hierarchy)를 구비하여 형성되어야 한다. 그 결과로, 비록 필요한 데이터 전송률이 경우에 따라 유지될 수 있기는 하지만, 추가 비용과 이와 다시 결부되는 더 높은 고장 확률로 인해 네트워크의 가용성은 바람직하지 못하게 감소한다.
그와 반대로, 그 폭넓은 보급률 및 매우 합리적인 가용성을 갖는 이더넷 기반의 네트워크화는 기본적으로 가능한 데이터 전송률의 관점에서 적합하고, 게다가 개량된 기능성을 제공하며, 그 밖에도 경제적으로 실현된다.
실시간 능력은 상기 이더넷에서 이른바 스위칭 또는 산업 이더넷 또는 스위칭 이더넷(Switched Ethernet)에 의해 달성될 수 있다. 이 경우, 충돌을 피하기 위해, 모든 네트워크 컴포넌트는 점 대 점으로 연결된다.
그러나 이더넷은 일반적으로 컴포넌트들의 최대 가능한 이격 간격으로서 각각 100m의 케이블 길이로 제한되고, 그에 따라 버스 시스템으로서 제한적으로만 적합하다. 100m를 상회하는 케이블 길이를 보유한 네트워크들은 일반적으로 스위칭 기능을 갖는 능동 (스위칭 또는 전환) 컴포넌트들과, 국부 네트워크 내 복수의 네트워크 서브스크라이버 또는 네트워크 세그먼트, 이른바 스위치들 또는 스위칭 허브들을 연결하기 위한 직렬 연결된 전자 전환 장치들에 의해 구성되어야 한다. 그러나 능동 컴포넌트들을 포함하지 않는 종래의 버스 시스템에 비해 이더넷의 단점으로서 능동 컴포넌트의 고장은 통신 링크를 차단한다. 스위치들 등과 같은 능동 컴포넌트들 및 그 기본적인 기능 원리는 충분히 공지되어 있으며, 그럼으로써 여기서는 그에 대해 계속 다루지는 않는다.
도 2에는, 가령 열차에서 복수의 철도 차량의 경우 적용하기 위한 기본적인 이더넷 토폴로지 예시가 단순화되어 도시되어 있다. 이 경우, 일반적으로 이른바 열차 베이스 네트워크(ZBN)는 철도 차량 합조차를 통해서 연장된다. 링 라인은 열차 베이스 네트워크(ZBN)와 연결되고 복수의 능동 컴포넌트(SK)를 포함한다. 개별 능동 컴포넌트들(SK) 상에는 다시 복수의 단말기, 예를 들어 컴포넌트들, 브레이크들, 도어들, 공기 조화 시스템, WC 시설들, 팬터그래프식 집전기들 등이 예컨대 성형 토폴로지(star topology)로 연결된다.
이제, 이더넷 기반 네트워크가, 예컨대 열차에서, 다시 말하면 상호 간에 연결된 복수의 철도 차량으로 이루어진 합조차 또는 컨시스트에서, 종전의 버스 시스템들 또는 네트워크 기술들을 이용해야 한다면, 철도 차량 합조차의 각각의 차량은 합조차 내에서 각각 임의의 위치에 연결될 수 있도록 구성되는 점(다시 말하면, 이미 제한된 케이블 길이를 바탕으로, 제어 가능한 전체 시스템이 생성되도록 하기 위해 합조차 내 어느 위치에 차량이 연결될 수 있거나, 또는 연결되어야 하는지에 대해 유념하지 않아도 된다는 점)이 출발점이 된다. 그러므로 예컨대 합조차의 각각의 (이 경우 "독립형인") 차량에는, 상응하는 차량의 각각의 (부분) 시설들 및 시스템들, 예컨대 브레이크 시스템들, 공기 조화 시스템들, 통신 시스템들, 및 표시 또는 엔터테인먼트 시스템들 등에 전력 공급하고 이들을 제어하는 각각 하나 이상의 능동 (스위치) 컴포넌트 및 하나 이상의 통신 서브스크라이버가 위치된다. 따라서, 달리 말하면, 철도 차량 합조차의 복수의 개별 차량의 임의의 구성에서 이더넷 기반의 네트워크에서 100m의 최대 세그먼트 케이블 길이가 초과되지 않도록 보장이 이루어진다. 주지되는 점은, 통신 서브스크라이버들을 포함하지 않은 차량도 제공될 수 있다는 점이다. 이 경우, 능동 컴포넌트는 이른바 리피터(Repeater)로서 기능할 수 있다.
그러나 철도 차량 합조차의 작동 중에, 복수의 개별 차량의 전력 공급이 적어도 단시간에 보장될 수 없는 작동 상황들이 발생할 수 있다. 상기 작동 상황들은 가령 2개의 차량 사이에서 플러그 커넥터들 또는 커플링들을 통해 안내되는 공급 라인들에서 발생하는 차단들 또는 접촉 장애들이거나, 또는 가공 배선들(overhead wiring)의 집전의 장애들이다. 상기 경우들에서, 차량의 능동 컴포넌트들을 포함한 전체 전원 공급 장치와 그에 따라 차량의 시스템들, 예컨대 작동 브레이크의 제어 장치도 적어도 단시간 동안 장애를 받을 수 있거나, 또는 심지어 상대적으로 더 오래 계속해서 차단될 수 있다.
이는, 특히 예컨대 복수의 철도 차량에서 예컨대 브레이크들 및 도어들과 같이 안전 임계의 기능들을 포함한 민감한 시설들 및 시스템을 위한 네트워크들의 경우 허용될 수 없으며, 이런 이유에서 고가용성이 요구된다.
적어도 이더넷에 관계하는 기기들 및 장치들에 에너지 또는 전력을 경제적으로 공급하는 출발점은 파워 오버 이더넷(PoE; Power over Ethernet)으로서 표현되는 기술이며, 이 기술의 경우 이더넷의 (신호) 라인들은 연결된 이더넷 기기들을 위한 작동 전압도 전달하면서 상기 이더넷 장치들에 전력을 공급할 수 있다. 이 경우, 통상적으로, 이더넷 단말기들은 능동 컴포넌트로부터 단방향 공급 방향으로 (다시 말하면 능동 컴포넌트로부터 단말기 쪽으로) 전력 공급받는다. 파워 오버 이더넷 자체는 관용어로 도입되어 표준화되고 마찬가지로 공지되어 있으며, 그럼으로써 여기서는 그에 대해 더 상세하게 다루지는 않는다.
다른 방식의 자체 또는 국부 공급 단자를 이용하지 않으면서 앞서 언급한 것처럼 능동 컴포넌트로부터 단말기 쪽으로 향하는 파워 오버 이더넷의 단방향성과, 파워 오버 이더넷을 이용할 때 단말기 자체에서 자체 전원 공급 장치를 제거하는 보통의 장점을 바탕으로, 파워 오버 이더넷은 단독으로 여전히 능동 컴포넌트들의 절대 안전한 전력 공급 또는 능동 컴포넌트들의 스위칭 기능을 보장하는 적합한 조치를 나타내지는 않는다.
그러므로 본 발명의 과제는, 네트워크의 긴 확장 시 개량된 고장 안전성과 이와 동시에 높은 대역폭으로 고가용성 이더넷 기반 네트워크를 위한 스위칭 기능을 포함한 유닛을 경제적으로 제공하는 것에 있다.
그 밖에도, 본 발명의 과제는, 일반적으로 산업 시설들의 분포된 네트워크들에서뿐만 아니라, 예컨대 복수의 철도 차량의 합조차와 같이, 복수의 연결된 차량의 연결 차량에서도 본 발명을 이용할 수 있도록 하는 것에 있다.
상기 과제는, 본 발명에 따라, 특허 청구항 제 1항의 특징들을 통해 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 동봉된 종속 청구항들의 대상이다.
본 발명은, 각각 이더넷 네트워크 세그먼트들의 최대 허용되는 케이블 길이 이내에서 스위칭 기능을 구비하여 상호 간에 전력 공급되는 능동 컴포넌트들을 제공한다는 일반적인 사상을 기초로 한다. 복수의 상기 능동 컴포넌트는 통합되어 스위칭 기능을 구비한 기능 유닛 또는 스위칭 기능 유닛을 형성한다. 각각의 상기 유닛은 상호 간에 독립된 3개의 전력원으로부터 전력 공급받으며, 3개의 독립형 전력원은 각각 필요한 범위에서 유닛의 능동 컴포넌트들을 작동시킨다. 3개의 독립형 전력원이란, 각각의 유닛의 각각의 국부 전원 공급 장치 또는 자체 전원 공급 장치이고, 이더넷의 제 1 방향으로부터 신호 라인을 통한 (제 1 인접 유닛의) 제 1 단방향 파워 오버 이더넷 공급 장치이며, 이더넷의 제 2 방향으로부터 신호 라인을 통한 (제 2 인접 유닛의) 제 2 단방향 파워 오버 이더넷 공급 장치이다. 달리 말하면, 스위칭 기능 유닛과 그에 따라 스위칭 기능 유닛의 능동 컴포넌트들은 각각 국부 전원 공급 장치를 포함하며, 추가로 2개의 상이한 방향으로부터 각각 단방향성으로, 그리고 그에 따라 파워 오버 이더넷을 통한 전체적으로 상호 간의 양방향 공급을 통해 전력 공급받을 수 있다. 그 결과로, 비록 스위칭 기능 유닛의 최대 2개의 전원 공급 장치가 더 이상 작동하지 않는다고 하더라도, 스위칭 기능 유닛의 내부 능동 컴포넌트들은 여전히 작동 중지되지 않으며, 그에 따라 이더넷 상에 여전히 통신 제한은 존재하지 않는다. 따라서 이더넷의 가용성은 실질적으로 개량되고 증가된다.
상기 일반적인 사상에 따라서, 본 발명은, 높은 대역폭 및 고가용성이 요구되면서 크거나 긴 공간상 확장성을 갖는 임의의 산업 이더넷 네트워크들에서 이용될 수 있다.
이 경우, 본 발명의 기본적인 장점들은, 가능한 큰 공간 확장성, 동시에 높은 대역폭, 공지된 토폴로지들에 비해 낮은 비용, 신호 라인들을 통한 중복성 전원 공급 장치의 구현을 바탕으로 한 감소된 배선 비용, 및 최대한 적은 개수의 네트워크 컴포넌트에 있다.
따라서, 본원의 과제는, 스위칭 기능을 포함한 유닛 또는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치에 있어서, 스위칭 기능 유닛에 의해 통합되어 하나의 기능 유닛을 형성하는 이더넷의 복수의 능동 컴포넌트와; 능동 컴포넌트들에 전력 공급하기 위한 서로 독립된 3개 이상의 전원 공급 장치이며, 3개 이상의 전원 공급 장치 중에서 제 1 전원 공급 장치는 스위칭 기능 유닛의 국부 전원 공급 장치로서 형성되고, 3개 이상의 전원 공급 장치 중에서 제 2 전원 공급 장치는 스위칭 기능 유닛의 이더넷을 통한 제 1 외부 전원 공급 장치로서 형성되며, 3개 이상의 전원 공급 장치 중에서 제 3 전원 공급 장치는 스위칭 기능 유닛의 이더넷을 통한 제 2 외부 전원 공급 장치로서 형성되는, 상기 3개 이상의 전원 공급 장치를; 특징으로 하는 상기 유닛 또는 상기 장치에 의해 해결된다.
바람직하게는, 스위칭 기능 유닛은 단자들로서 4개 이상의 이더넷 포트를 포함하고, 상기 이더넷 포트들 중 2개 이상의 이더넷 포트는 스위칭 기능 유닛의 외부 방향으로 외부 전력으로서 파워 오버 이더넷을 공급할 수 있고, 상기 이더넷 포트들 중 2개 이상의 이더넷 포트는 스위칭 기능 유닛의 외부로부터 외부 전력으로서 파워 오버 이더넷을 수신할 수 있다.
그 결과로, 바람직하게는, 스위칭 기능 유닛은 정상 작동 중에 국부 전원 공급 장치로부터 전력을 공급받으며, 국부 전원 공급 장치에 고장이 있는 경우에는 파워 오버 이더넷을 포함한 제 1 및 제 2 외부 전원 공급 장치 중 하나 이상의 외부 전원 공급 장치로부터 전력 공급받는다.
그 결과로, 예컨대 가공 배선을 통해 실현되는 스위칭 기능 유닛의 국부 메인 또는 자체 전원 공급 장치가 장애를 포함하고 이더넷 컴포넌트들의 작동과 이들 이더넷 컴포넌트의 통신을 위해 필요한 전력을 공급할 수 없다면, 바람직하게는 그 에너지로 적어도 이더넷 상의 통신이 장애가 있는 경우에도 유지될 수 있게 하는 대체되는 전원 공급 장치들이 제공된다.
이 경우, 스위칭 기능 유닛은 제 1 이더넷 라인을 통해 파워 오버 이더넷을 포함한 제 1 인접 스위칭 기능 유닛의 제 1 능동 컴포넌트로부터 전력 공급받을 수 있고, 스위칭 기능 유닛은 제 2 이더넷 라인을 통해 파워 오버 이더넷을 포함한 제 2 인접 스위칭 기능 유닛의 제 2 능동 컴포넌트로부터 전력 공급받을 수 있으며, 그리고 전원 공급 장치는 인접한 제 1 및 제 2 스위칭 기능 유닛의 제 1 및 제 2 능동 컴포넌트에 의해 스위칭 기능 유닛의 모든 능동 컴포넌트를 위해 제공될 수 있다.
따라서 스위칭 기능 유닛 상의 이더넷을 통한 제 1 및 제 2 외부 전원 공급 장치는 이더넷의 신호 라인들을 통해서 파워 오버 이더넷을 이용한 스위칭 기능 유닛의 상호 간의 양방향성 전원 공급 장치를 형성한다.
그 결과로, 특히 바람직하게는, 내부에 통합된 스위칭 컴포넌트들을 포함한 전체 스위칭 기능 유닛을 위해서뿐만 아니라 상기 스위칭 컴포넌트들로부터 전력 공급받는 단말기들을 위해서도 여하히 제공되어 있는 이더넷 배선을 통해서 방향과 무관한 상호 간의 양방향성 전원 공급 장치가 제공된다.
바람직하게는 케이블 채널들 내에서, 그리고 케이블 하니스들로서 안내되는 배선의 경우, 바람직하게는, 스위칭 기능 유닛의 복수의 능동 컴포넌트 중에서 적어도 일부분은 스위칭 기능 유닛의 공통 하우징 내에 수용된다.
그 결과로, 나머지 장점들은 최대한 적은 비용 및 재료 사용뿐 아니라 최선의 비용 구성으로 달성된다.
특별한 공간상 조건들의 경우, 또는 예컨대 기존의 배선들, 네트워크들, 시설들 또는 시스템들의 개장을 위해, 바람직하게는, 스위칭 기능 유닛의 복수의 능동 컴포넌트 중에서 적어도 일부분은 스위칭 기능 유닛의 주변에 분포 배치되고 적어도 공통의 전력 공급 라인들에 의해 통합되어 스위칭 기능 유닛을 형성할 수 있다. 제안되는 해결 방법의 기능 원리를 위해, 단일의 하우징 내 개별 컴포넌트들의 수용은 반드시 필요하지는 않다.
스위칭 기능 유닛용 장치의 특별한 장점은, 스위칭 기능 유닛의 능동 컴포넌트들에 의해, 각각 하나 이상의 이더넷 단말기가 파워 오버 이더넷으로 전력 공급받을 수 있으며, 능동 컴포넌트들은 정상 작동 중에 국부 전원 공급 장치로부터 하나 이상의 단말기를 위한 파워 오버 이더넷을 획득하고, 국부 전원 공급 장치에 결함이 있는 경우에는 이더넷을 통한 제 1 및 제 2 외부 전원 공급 장치 중 하나 이상의 외부 전원 공급 장치로부터 하나 이상의 단말기를 위한 파워 오버 이더넷을 획득한다는 점에 있다.
따라서, 결함이 있는 경우에도, 단말기의 전력 공급은 직접적으로 보장되면서, 이 경우에도 결코 단말기를 위한 추가 조치나 비용이 제공될 필요가 없게 한다.
스위칭 기능 유닛용 장치의 추가의 특별한 장점은, 스위칭 기능 유닛의 능동 컴포넌트들 각각이 파워 오버 이더넷을 위해 하나의 각각 또 다른 능동 컴포넌트로부터 독립된 전원 공급 장치를 포함하고, 이 전원 공급 장치들은 인접한 스위칭 기능 유닛들을 위해 외부 방향으로 향하는 스위칭 기능 유닛의 상호 간의 양방향성 외부 전원 공급 장치를 형성하며, 그리고 하나 이상의 인접 스위칭 기능 유닛의 국부 전원 공급 장치에 결함이 있는 경우 스위칭 기능 유닛은 파워 오버 이더넷을 이용하여 하나 이상의 인접 스위칭 기능 유닛에 전력 공급한다는 점에 있다.
달리 말하면, 바람직하게는, 유닛의 능동 컴포넌트들, 적어도 스위치 또는 스위칭 기능을 갖는 능동 컴포넌트들이 자체의 국부 전원 공급 장치로부터 파워 오버 이더넷을 통해 필요한 경우 또 다른 스위칭 유닛들로 전력을 공급함으로써, 스위칭 기능 유닛은 동시에 (자체의 위치에 결함이 있는 경우) 가능한 외부 전력 수신기일 뿐 아니라 (다른 위치에 결함이 있는 경우) 외부 전력 송신기이다. 따라서, 바람직하게는 능동 컴포넌트들은 각각 스위칭 기능을 갖는 능동 이더넷-스위치-컴포넌트들이다.
장점들은, 특히 이더넷이 선형 토폴로지, 적어도 부분적인 단일 링 토폴로지 또는 적어도 부분적인 이중 링 토폴로지를 포함하고, 하나 이상의 이더넷 단말기는 성형 토폴로지로 능동 컴포넌트들 중에서 능동 스위치로서 형성된 하나 이상의 능동 컴포넌트에 연결될 수 있고, 그리고/또는 상기 하나 이상의 능동 컴포넌트를 경유하여 파워 오버 이더넷에 의해 전력 공급받을 수 있을 때 제공된다.
네트워크 토폴로지 및 연결 가능성과 관련하여 이미 세분화된 적용성 및 자유도를 바탕으로, 제안되는 해결 방법은 바람직하게는 거의 임의의 길이 및 임의의 개수의 유닛을 포함한 연결 차량에서뿐만 아니라 고가용성 요건을 가지면서 공간상 폭넓게 분포되고 고정 설치된 네트워크들에서도 이용될 수 있다.
예컨대 스위칭 유닛들용 장치는 모듈 구조로 형성되어 예컨대 보호 목적, 확장 목적, 및/또는 개장 목적을 위해 전략적으로, 그리고/또는 사전 결정된 이격 간격으로 각각의 자체 국부 전원 공급 장치를 구비하여 배치될 수 있다.
상기 경우들에서, 바람직하게는 실시간 이더넷은 스위칭 기능 유닛용 장치 또는 모듈을 복수 개 포함하여 구성될 수 있으며, 스위칭 기능 유닛들은 이더넷 내에서, 상호 간에 인접하는 2개 이상의 스위칭 기능 유닛의 국부 전원 공급 장치들의 결함이 상기 스위칭 기능 유닛에 다시 인접하면서 그 국부 전원 공급 장치들이 결함 또는 장애 없이 기능하는 스위칭 기능 유닛들의 파워 오버 이더넷에 의해 극복될 수 있는 방식으로, 연속해서 배치된다.
본 발명은 하기에서 도면과 관련하여 바람직한 실시예에 따라서 더 상세하게 기술된다.
도 1은 케이블 길이(L)를 갖는 네트워크 구조를 포함하는, 예컨대 철도 차량의 예시의 차량 합조차의 단순화된 도이다.
도 2는 도 1에 따르는 차량 합조차 내에서 이더넷 적용의 단순화된 도이다.
도 3은, 일 실시예에 따라서 이더넷 토폴로지에서 스위칭 기능 유닛의 장치 및 전원 공급 장치의 단순화된 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따라서 이더넷 토폴로지와 이 이더넷 토폴로지에 배치된 스위칭 기능 유닛들을 포함한 차량 합조차에서 결함 거동을 설명하기 위한 단순화된 도이다.
도 3에는, 일 실시예에 따라서 이더넷 토폴로지에서 스위칭 기능 유닛의 장치 및 전원 공급 장치의 단순화된 개략도가 도시되어 있다. 이를 위해, 이더넷 토폴로지는 예컨대 선형 토폴로지 또는 링 토폴로지로서 형성될 수 있다.
도 3에는, 차량 합조차, 예컨대 철도 차량 합조차 또는 열차 내지 컨시스트를 통해서 연장되는 이더넷 배선(30)의 일부분이 도시되어 있다. 이더넷 배선(30)은 본 실시예에서 철도 차량 합조차를 통해서 연장되는 이더넷 토폴로지의 부분이다. 차량 합조차의 차량을 통해서는 각각 이더넷의 2개의 케이블 하니스가 연장된다. 기본적으로 네트워크 토폴로지의 2개 이상의 케이블 하니스의 링 라인뿐만 아니라 적어도 섹션별로 병렬 연장되는 각각 또 다른 배치도 생각해볼 수 있다.
이더넷 배선(30)을 따라서, 그리고 그 내에서, (능동 컴포넌트들을 포함하지 않는 최대 이더넷 케이블 길이의) 100m미만의 사전 결정된 이격 간격으로, 각각 능동 컴포넌트들(SK)(32)은 가령 스위칭 또는 스위치 컴포넌트들의 형태로, 다시 말하면 스위칭 기능을 포함한 컴포넌트들의 형태로 배치된다.
그 밖에도, 스위칭 기능 유닛의 실시예에 따라서, 능동 컴포넌트들(32) 중에서 복수 개, 본 실시예에서는 2개의 능동 컴포넌트가 통합되어 하나의 (다중) 스위칭 기능 유닛(MSKE)(34)을 형성한다.
스위칭 기능 유닛(34)은, 이 스위칭 기능 유닛에 통합된 능동 컴포넌트들(32)을 단일의 하우징 내에 포함할 수 있다. 대체되는 방식으로, 복수의 수용부 상에, 예컨대 하우징들, 모듈들 또는 또 다른 방식의 어셈블리들 내에 서로 상이한 장착 위치들 또는 케이블 길이들에 분포되는 배치도 가능하다. 이 경우, 하기에서 더 상세하게 다루어지는 전원 공급 장치의 유형도 함께 결정된다.
통합될 수 있는 능동 컴포넌트들(32)의 유형은, 기본적인 이더넷 호환성이 엄수되는 점에 한해서, 계속해서 제한되지 않는다. 예컨대 연결 가능한 단말기들 및 서로 상이한 구조 크기들 및 구조 형상들을 위해 서로 상이한 개수의 단자 또는 포트를 포함하는 능동 컴포넌트들(32)이 가능하다. 또한, 통합 가능한 컴포넌트들(32)의 개수도 2개로 국한되지 않는다.
전체적으로 제안되는 해결 방법은, 스위칭 기능 유닛(34)의 모든 내부 또는 능동 컴포넌트(32)가 서로 상이한 2개의 방향으로부터 파워 오버 이더넷에 의해, 그리고 추가로 국부 자체 전원 공급 장치에 의해 전력 공급받을 수 있고, 스위칭 기능 유닛(34)은 2개 이상의 이더넷 포트를 포함하며, 이 이더넷 포트들 중 2개 이상의 이더넷 포트는 파워 오버 이더넷을 공급할 수 있고 2개 이상의 이더넷 포트는 파워 오버 이더넷을 이용하여 전력 공급받을 수 있는 점에 한해서, 기본적으로 제한되지 않는다.
그 밖에도, 능동 컴포넌트들(32)은, 스위칭 기능 유닛(34) 내에 개별 능동 컴포넌트들(32)을 위한 전력, 전류 및/또는 전압을 필요에 따라 전환 또는 매칭하기 위한 적합한 전환 및/또는 매칭 장치들이 제공되어 있는 점에 한해서, 그 전원 공급 장치와 관련하여 서로 상이한 매개변수들도 보유할 수 있다.
도 3에 개략적으로 도시된 것처럼, 각각 하나 이상의 이더넷 단말기(EG)(36)는 예컨대 성형 토폴로지(또 다른 토폴로지도 가능함)로 연결 케이블(38)을 통해 개별 스위칭 기능 유닛들(34)과 연결될 수 있다. 이를 위해, 스위칭 기능 유닛(34)의 능동 컴포넌트들(32)의 개별 단자들 또는 포트들은 스위칭 기능 유닛(34)의 하우징 섹션 상으로 안내되고 해당 위치에서 하나 이상의 단말기(36)와 연결될 수 있거나, 또는 각각의 연결 케이블(38)이 스위칭 기능 유닛(34)의 하우징 벽부를 통해서 안내되고 상기 스위칭 기능 유닛 내 내부에서 능동 컴포넌트들(32)의 단자와 연결될 수 있다. 능동 컴포넌트들(32) 또는 스위칭 기능 유닛들(34)에 대한 단말기들(36)의 연결과 관련하여 제한 사항은 존재하지 않으며, 그럼으로써 대표적으로 도 2에 도시된 스위칭 기능 유닛(34) 상의 단말기(36)의 개략도만으로도 충분히 이해할 수 있을 것이다.
각각의 스위칭 기능 유닛(34)은 상호 간에 독립된 3개 이상의 에너지 또는 전원 공급 장치(전압 및/또는 전류)(40 내지 42)를 포함한다.
이 경우, 전원 공급 장치(40)는 스위칭 기능 유닛(34) 상에 직접 제공되는 국부 전력 공급 장치 또는 자체 전원 공급 장치이다. 전원 공급 장치(40)는 전체 스위칭 기능 유닛(34)을 위한 작동 전력을 공급하며, 그에 따라 예컨대 가공 배선 및/또는 발전기를 통해 전력 공급받는 열차 전력 계통으로부터 스위칭 기능 유닛에 통합된 모든 능동 컴포넌트(32)를 위한 작동 전력도 공급하며, 그 밖에도 비상 전력 공급 장치, 가령 단시간의 열차 전력 계통 고장 극복을 위한 버퍼 배터리 또는 커패시터 장치에 의해 추가로 보호될 수 있다. 전원 공급 장치(40)는 장애 없는 정상 작동 중에 스위칭 기능 유닛(34)에 전력 공급하고, 파워 오버 이더넷과 다르게, 기초가 되는 열차 전력 계통의 출력 용량을 통해서만 제한된다.
전원 공급 장치들(41, 42)은, 이더넷 배선 내부에서 (화살표에 의해 예시되는) 단방향성으로 이더넷의 (신호) 라인들을 통해 다른 장치들을 위한 작동 전력을 공급하는 파워 오버 이더넷 전력 공급 장치이다.
일 실시예에 따라서, 도 3에 도시된 것처럼, 각각의 스위칭 기능 유닛(34)은 파워 오버 이더넷을 이용하여 인접한, 예컨대 이더넷의 연장부에서 인접한 하나 이상의 스위칭 기능 유닛(34)으로부터 전력을 수신할 수 있고, 그리고/또는 파워 오버 이더넷 전력을 이용하여 인접한, 예컨대 이더넷의 추가 연장부에서 인접하는 하나 이상의 또 다른 스위칭 기능 유닛(34)으로 전력을 공급할 수 있다. 각각의 스위칭 기능 유닛(34)은 자체의 국부 전원 공급 장치(40)를 포함하고, 이 국부 전원 공급 장치로부터 파워 오버 이더넷 공급 장치들(41, 42)을 위한 전력이 인출되기 때문에, 각각의 스위칭 기능 유닛(34)은 각각 양쪽에 인접한 스위칭 기능 유닛(34)을 위한 추가의 (이더넷 배선을 통해 이격되어 실현되므로 국부 전원 공급 장치가 아닌) 전원 공급 장치를 형성한다. 비록 파워 오버 이더넷이 그 자체로 볼 때 단방향성으로 전력 공급하기는 하지만, 인접한 스위칭 기능 유닛들(34)로부터 파워 오버 이더넷을 통한 전력 공급 가능성을 통해 제 1 방향 및 제 2 방향으로부터 스위칭 기능 유닛(34)의 상호 간의 양방향성 전력 공급 가능성도 생성된다.
예컨대 (도 2에서 점으로 표시된 연결선을 통해 예시되는 것처럼 링 라인일 수 있는) 이더넷 라인에 순환 방향이 제공된다면, 도 2에서 중앙에 배치된 스위칭 기능 유닛(34)은 자체의 국부 전원 공급 장치(40)로부터 뿐만 아니라 제 1 방향으로부터[예컨대 제 1 상부 이더넷 라인 섹션을 통한 우측으로부터, 다시 말해 도 2에서 우측의 스위칭 기능 유닛(34)으로부터], 그리고 제 2 방향으로부터[예컨대 제 2 하부 이더넷 라인 섹션을 통한 좌측으로부터, 다시 말해 도 3에서 좌측의 스위칭 기능 유닛(34)으로부터] 전력 공급받을 수 있다. 이런 회로 장치는 실시예에 따라서 스위칭 기능 유닛(34) 각각을 위해 제공되며, 그럼으로써 제안되는 전력 공급 원리는 전체 이더넷-(링-)라인을 통해서, 그리고 철도 차량 합조차 또는 열차의 예시에서는 전체 철도 차량 합조차에 걸쳐서 확장된다.
도 4에는, 실시예에 따라서 이더넷 링 토폴로지와 이 이더넷 링 토폴로지 내에 배치된 스위칭 기능 유닛들(34)을 포함하는 철도 차량 합조차에서 결함 거동을 설명하기 위한 단순화된 도가 도시되어 있다.
도 4에서, 철도 차량 합조차 또는 컨시스트는 예컨대 16대의 차량(C1 내지 C16)을 포함한다. 차량(C1 내지 C16) 각각은 도 3에 도시된 것과 같은 하나 이상의 스위칭 기능 유닛(34)을 포함한다. 이미 도 3과 관련하여 기술한 부재들 및 도면 부호들의 반복은 도 4에서는 더욱 나은 명확성을 위해 배제된다.
차량(C1 및 C16)은 차량 운전자에 의해 또는 원격 제어 장치에 의해 제어될 수 있는 구동 차량, 예컨대 기동차, 기관차 또는 일반적으로 견인차이며, 이들 구동 차량은 하나 이상의 스위칭 기능 유닛(34)에 추가로 각각 적합하게 설계된 하나 이상의 메인 또는 네트워크 제어 장치(50)를 포함한다. 필요에 따라 설계된 네트워크 제어 장치(50)는, 사전 결정된 방식으로, 철도 차량 합조차의 이더넷 및 이 이더넷에 위치되어 이더넷과 연결된 컴포넌트들을 제어하고 조정하기 위해 제공된다. 철도 차량 합조차의 이더넷의 여기서 고려되는 부분은, 중복 특성을 보유하고 개별 링 구조로서, 그리고/또는 적어도 부분적으로 이중 링 구조로서 구현될 수 있는 링 라인 또는 링 토폴로지를 나타낸다.
복수의 차량(C2 내지 C15)은 본 실시예에서 앞서 언급한 것처럼 각각 하나 이상의 (다중) 스위칭 기능 유닛(34)을 포함하여 연결된 복수의 차량이며, 상기 스위칭 기능 유닛은 다시 파워 오버 이더넷 능력, 다시 말하면 이더넷의 (신호) 라인들을 통해 능동 컴포넌트(32)에 연결된 단말기들(36)로 전력을 공급할 수 있는 능력을 보유한 2개 이상의 능동 컴포넌트(32)를 포함한다. 이 경우, 복수의 차량(C2 내지 C15)은 구동 장치가 없는 차량이거나 구동되는 차량일 수 있다.
각각의 능동 컴포넌트(32)는 입력 단자들 또는 입력 포트들 중 하나의 입력 단자 또는 입력 포트에서, 제 1 인접 능동 컴포넌트(32)로부터 인출되는 이더넷 라인과 연결되고, 출력 단자들 또는 출력 포트들 중 하나의 출력 단자 또는 출력 포트에서는, 제 2 인접 능동 컴포넌트(32)로 이어지는 이더넷 라인과 연결된다. 또한, 각각의 능동 컴포넌트(32)는 복수의 추가 출력 단자를 포함하며, 이들 추가 출력 단자에는 상응하는 개수의 단말기(36)가 연결될 수 있고, 그리고/또는 경우에 따라 능동 컴포넌트(32)로부터 파워 오버 이더넷을 통해 전력 공급받을 수 있다. [관용어에서 업링크(Uplink)로서도 표현되는] 추가 능동 컴포넌트들(32)에 대한 연결 가능성도 마찬가지로 제공될 수 있다.
또한, 각각의 스위칭 기능 유닛(34)은 도 3에 따라서 기술되고 상호 간에 독립된 3개 이상의 전원 공급 장치를 포함하며, 이들 전원 공급 장치는 동시에 하나의 스위칭 기능 유닛(34) 내부의 모든 능동 컴포넌트(32)를 위해 이용된다.
도 4에 따라서, 하기에는, 예시로 고려되는 철도 차량 합조차에 대한 몇 가지 가능한 결함 사례가 설명된다.
제 1 결함 사례는, 예컨대 두 차량(C2 및 C3)에서 국부 전원 공급 장치(40)가 [각각의 국부 전원 공급 장치(40)에서 (번개 형태의) 차단 심벌을 통해 예시되어 있는 방식으로] 차단될 때 발생할 수 있다. 앞서 언급한 것처럼, 상기 차단은 항상 예컨대 복수의 개별 차량 사이에서 열차 전력 계통 내 케이블 파손 또는 접촉 장애를 통해, 또는 단일의 차량의 가공 배선들의 부족한 집전을 통해 발생할 수 있다.
이 경우, 추가 조치 없이, 철도 차량 합조차의 두 차량(C2 및 C3)은 적어도 일시적으로 무전류 상태가 된다. 그에 따라 상기 두 차량(C2 및 C3)의 능동 컴포넌트들(32)과 이들 능동 컴포넌트에 연결된 모든 단말기(36)도, 마찬가지로 단말기 상의 자체 전원 공급 장치를 통해, 또는 상기 두 차량(C2 및 C3)의 능동 컴포넌트들(32)로부터 파워 오버 이더넷을 통해 전력 공급받는지의 여부와 무관하게, 더 이상 작동하지 않게 된다. 또한, 제 1 결함 사례에서, 데이터 패킷들, 프레임들 또는 토큰들이 네트워크 토폴로지 내에서 그 순환 방향과 무관하게 각각 차량(C2 또는 C3)의 또 다른 측에 위치하는 네트워크의 부분에 더 이상 도달할 수 없기 때문에, 철도 차량의 이더넷을 통한 통신은 장애를 받는다. 이 경우, 이더넷도 더 이상 가용하지 못한다.
실시예에 따라서, 상기 결함 사례는, 두 차량(C2 및 C3)의 국부 전원 공급 장치들(40)의 고장 동안 차량(C2)의 스위칭 기능 유닛(34)의 전력 공급과, 그에 따라 상기 스위칭 기능 유닛에 포함된 능동 컴포넌트들(32) 및 경우에 따라 이 능동 컴포넌트들에 연결된 단말기들(36)의 전력 공급도 차량(C2)의 외부로부터, 다시 말해 차량(C1)으로부터 파워 오버 이더넷에 의해 이더넷의 신호 라인들을 통해서 수행되고[이는 도 4에서 차량(C1)으로부터 차량(C2) 쪽으로 향하는 화살표를 통해 예시되어 있음.], 차량(C3)의 스위칭 기능 유닛(34)의 전력 공급과 그에 따라 스위칭 기능 유닛 내에 포함된 능동 컴포넌트들(32) 및 경우에 따라 이 능동 컴포넌트들에 연결된 단말기들(36)의 전력 공급도 차량(C2)의 외부로부터, 다시 말해 차량(C4)으로부터 파워 오버 이더넷에 의해 이더넷의 신호 라인들을 통해서 수행되는[이는 도 4에서 차량(C4)으로부터 차량(C3) 쪽으로 향하는 화살표를 통해 예시되어 있음.] 것을 통해 방지된다.
따라서, 실시예에 따라서, 2개의 차량(C2, C3)의 스위칭 기능 유닛들(34)의 국부 전원 공급 장치(40)의 차단은 파워 오버 이더넷(도 3의 41, 42)을 통해서 철도 차량 합조차의 인접 차량(C1, C4)으로부터 상기 스위칭 기능 유닛들(34)의 상호 간의 양방향성 대체 전력 공급에 의해 해결될 수 있다.
이더넷의 신호 라인들을 통한 상기 대체 전력 공급은 지속적으로 제공될 수 있거나, 또는 대체되는 방식으로 예컨대 적합한 (미도시된) 자체 전력 공급 및 모니터링 장치와 파워 오버 이더넷 제공 장치에 의해 실제로 결함이 있는 경우에 비로소 자동화거나 자동으로 충분히 신속하게 접속 또는 제공될 수 있다.
따라서 제 1 결함 사례에서 적어도 철도 차량 합조차의 전체 이더넷을 위해 필요한 두 차량(C2, C3)의 컴포넌트들은 작동 가능한 상태로 유지되기 때문에, 이더넷에 연결된 컴포넌트들 및 기기들의 제어도 변함없이 가능한 상태로 유지되며, 그리고 개별 능동 컴포넌트들(32)에 연결된 단말기들(36), 예컨대 컴포넌트들, 브레이크들, 도어들, 공기 조화 시스템, WC 시설들, 팬터그래프식 집전기들 등은 전력 공급받을 수 있고 반응할 수 있으면서 제어 가능하게 유지된다.
전술한 사항과 유사하게, 철도 차량 합조차의 복수의 추가 차량의 국부 전원 공급 장치(40), 예컨대 차량(C2 및 C3)의 국부 전원 공급 장치(40)뿐 아니라 차량(C5 및 C6)의 국부 전원 공급 장치(40)도 차단되는 제 2 결함 사례에서도, 이더넷의 기능성이 보장될 수 있다.
또한, 일 변형예에서, 우선 일시적으로, 그리고 전이 없이, 가령 스위칭 기능 유닛(34) 내에, 또는 그 상에 가령 적합하게 치수 설계된 버퍼 배터리 또는 적합하게 치수 설계된 커패시터 장치와 같이, 예컨대 각각의 차량(C1 내지 C16) 내에, 또는 복수의 차량(C1 내지 C16)의 일부분 내에 제공되는 비상 에너지 저장 장치가 상기 대체 전력 공급을 전이 없이 수행할 수 있으며, 그리고 결함 사례가 사전 결정된 시간 동안 지속되고, 그리고/또는 비상 에너지 저장 장치의 에너지 저장량이 감소할 때 비로소, 대체 전력 공급은 복수의 인접 차량으로부터 파워 오버 이더넷에 의해 제공될 수 있다.
달리 말하면, 실시예에 따라서, 4개 이상의 이더넷 포트이며, 그 중 2개 이상의 포트는 파워 오버 이더넷을 제공할 수 있고 2개 이상의 포트는 파워 오버 이더넷을 수신할 수 있는 상기 4개 이상의 이더넷 포트가 제공되어 있으며, 그리고 스위칭 기능을 갖는 복수의 능동 컴포넌트(32)를 기기 내에 통합하거나, 또는 작동 및 기능 가능하게 통합한 장치, 기기 및/또는 컴포넌트가 실현된다. 네트워크 기능과 관련하여, 상기 장치, 상기 기기, 또는 상기 컴포넌트 내에서 능동 컴포넌트들(32)은 상호 간에 독립된다. 장치, 기기 또는 스위칭 기능 유닛(34)으로서의 컴포넌트는 상호 간에 독립적이면서 위치 및 공간상 분리되어 있는(예컨대 3개의 상이한 차량, 다시 말해 자체 차량 및 2개의 또 다른 차량에, 그리고 필연적인 사항은 아니지만, 직접 인접한 복수의 차량에, 그러나 이더넷의 최대 가능한 세그먼트 길이 이내에 위치되는) 3개의 전력원(40, 41 및 42)으로부터 전력 공급받는다. 자체 차량 외부의 전원 공급 장치(41, 42)는 이더넷 신호 라인을 통해 실현된다. 그 결과로, 바람직하게는 배선 비용의 상당한 감소와 상당한 비용 절감이 달성된다. 능동 컴포넌트들(32)은 파워 오버 이더넷을 이용하여 각각 또 다른 능동 컴포넌트들(32)에 전력 공급하기 때문에, 파워 오버 이더넷을 통한 상호 간의 양방향성 전력 공급이 실현된다. 2개의 능동 컴포넌트(32)가 함께 외부 전원 공급 장치로부터 신호 라인을 통해 전력 공급받는 것을 통해, 바람직하게는 이더넷 상의 통신 및 컴포넌트들의 가용성은 증가된다.
따라서 바람직하게는, 실시예에 따라서, 2개의 인접 스위칭 기능 유닛(34)에 관계하는 이중 결함(예: C2, C3; C5, C6; C8, C9 내 결함)은 여전히 이더넷 상에서 통신 제한을 야기하지 않는 점이 달성된다. 또한, 2개의 이중 결함(예: C2, C3; C5, C6) 사이에 하나 이상의 무결함(C4)이 존재하는 점에 한해서, 복수의 이중 결함도 여전히 통신 제한을 야기하지 않는다.
본 발명은 실시예로서 철도 차량 합조차에 따라서 기술하였다. 그러나 본 발명은 철도 차량 합조차로만 국한되는 것이 아니라, 특히 스위칭 기능 유닛이 정확히 2개의 능동 컴포넌트를 통합하여 하나의 유닛을 형성하는 철도 차량 합조차로만 국한되는 것이 아니라, 명백하게 각각 임의의 이더넷 라인 구조에도 곧바로 적용될 수 있으며, 그리고 전체적으로 네트워크 특징들과 관련된 장점들로서, 동시에 높은 대역폭 및 고가용성의 조건에서 긴 공간 확장성이 달성되고, 공지된 토폴로지들에 비해 경제적인 실현 가능성이 제공되고, 신호 라인들을 통한 중복성 전력 공급에 의해 감소된 배선 비용이 요구되며, 전체적으로 최소의 개수의 네트워크 컴포넌트가 소요되는 점을 달성한다.
본 발명의 전술한 상세한 기술과 유사한 변형예들은, 당업자라면 어려움 없이 이해할 수 있으며, 이런 이유에서 본 발명의 대상과 상이한 것으로서, 그리고 특허청구범위를 통해서만 결정되는 본 발명의 보호 범위를 벗어나는 것으로 평가되어서는 안 된다.

Claims (12)

  1. 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치에 있어서,
    상기 스위칭 기능 유닛(34)에 의해 통합되어 하나의 기능 유닛을 형성하는 이더넷의 2개 이상의 능동 컴포넌트들(32); 및
    상기 2개 이상의 능동 컴포넌트들(32)에 전력 공급을 위한 상호 간에 독립된 3개 이상의 전원 공급 장치들(40, 41, 42)로서, 상기 3개 이상의 전원 공급 장치들(40, 41, 42) 중에서 제 1 전원 공급 장치는 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 국부 전원 공급 장치(40)로서 형성되고, 상기 3개 이상의 전원 공급 장치들(40, 41, 42) 중에서 제 2 전원 공급 장치는 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 이더넷을 통한 제 1 외부 전원 공급 장치(42)로서 형성되며, 상기 제 1 외부 전원 공급 장치는 상기 2개 이상의 능동 컴포넌트들(32) 중 제 1 부분에 연결되며 단방향성으로 제 1 방향으로 전력을 공급하는 제 1 이더넷 라인(30)으로 실현되고, 상기 3개 이상의 전원 공급 장치들 중에서 제 3 전원 공급 장치는 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 이더넷을 통한 제 2 외부 전원 공급 장치(41)로서 형성되며, 상기 제 2 외부 전원 공급 장치는 상기 2개 이상의 능동 컴포넌트들(32) 중 제 2 부분에 연결되며 단방향으로 제 2 방향으로 전력을 공급하는 제 2 이더넷 라인(30)으로 실현되는 것인 상기 3개 이상의 전원 공급 장치들(40, 41, 42)
    을 특징으로 하는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 기능 유닛(34)은 단자들로서 4개 이상의 이더넷 포트들을 포함하고, 상기 이더넷 포트들 중에서 2개 이상의 이더넷 포트는 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 외부로 향해 외부 전력으로서 파워 오버 이더넷을 공급할 수 있고, 상기 이더넷 포트들 중에서 2개 이상의 이더넷 포트는 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 외부로부터 외부 전력으로서 파워 오버 이더넷을 수신할 수 있는 것을 특징으로 하는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 기능 유닛(34)은 정상 작동 중에 상기 국부 전원 공급 장치(40)로부터 전력 공급받으며, 상기 국부 전원 공급 장치(40)에 결함이 있는 경우에는 파워 오버 이더넷을 포함한 상기 제 1 및 상기 제 2 외부 전원 공급 장치(42, 41) 중 하나 이상의 외부 전원 공급 장치로부터 전력 공급받는 것을 특징으로 하는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 기능 유닛(34)은 상기 제 1 이더넷 라인을 통해 파워 오버 이더넷을 포함한 인접한 제 1 스위칭 기능 유닛(34)의 제 1 능동 컴포넌트(32)로부터 전력 공급받고;
    상기 스위칭 기능 유닛(34)은 상기 제 2 이더넷 라인을 통해 파워 오버 이더넷을 포함한 인접한 제 2 스위칭 기능 유닛(34)의 제 2 능동 컴포넌트(32)로부터 전력 공급받으며; 그리고
    상기 전원 공급 장치는 상기 인접한 제 1 및 제 2 스위칭 기능 유닛(34)의 제 1 및 제 2 능동 컴포넌트(32)에 의해 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 모든 능동 컴포넌트들(32)을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 기능 유닛(34) 상의 이더넷을 통한 상기 제 1 및 상기 제 2 외부 전원 공급 장치(42, 41)는, 이더넷의 신호 라인들을 통한 파워 오버 이더넷을 이용한 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 상호 간의 양방향성 전원 공급 장치를 형성하는 것을 특징으로 하는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 능동 컴포넌트들(32) 중에서 적어도 일부분은 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 공통 하우징 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 능동 컴포넌트들(32) 중에서 적어도 일부분은, 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 주변에 분포 배치되고 적어도 공통의 전력 공급 라인들에 의해 통합되어 상기 스위칭 기능 유닛(34)을 형성하는 것을 특징으로 하는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 상기 능동 컴포넌트들(32)에 의해, 각각 하나 이상의 이더넷 단말기(36)는 파워 오버 이더넷으로 전력 공급받을 수 있으며, 상기 능동 컴포넌트들(32)은 정상 작동 중에 상기 국부 전원 공급 장치(40)로부터 상기 하나 이상의 이더넷 단말기(36)를 위한 파워 오버 이더넷을 획득하고, 상기 국부 전원 공급 장치(40)에 결함이 있는 경우에는 이더넷을 통한 상기 제 1 및 제 2 외부 전원 공급 장치(42, 41) 중 하나 이상의 외부 전원 공급 장치로부터 상기 하나 이상의 이더넷 단말기(36)를 위한 파워 오버 이더넷을 획득하는 것을 특징으로 하는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 기능 유닛(34)의 상기 능동 컴포넌트들(32) 각각은, 파워 오버 이더넷을 위해 하나의 각각 또 다른 능동 컴포넌트로부터 독립된 전원 공급 장치들(41, 42)를 포함하며, 이 전원 공급 장치들은 인접한 스위칭 기능 유닛들을 위해 외부 방향으로 향하는 상기 스위칭 기능 유닛(34)의 상호 간의 양방향성 외부 전원 공급 장치를 형성하며; 그리고
    하나 이상의 인접 스위칭 기능 유닛의 국부 전원 공급 장치(40)에 결함이 있는 경우, 상기 스위칭 기능 유닛(34)은 파워 오버 이더넷을 이용하여 상기 하나 이상의 인접하는 스위칭 기능 유닛에 전력 공급하는 것을 특징으로 하는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 능동 컴포넌트들(32)은 각각 스위칭 기능을 갖는 능동 이더넷-스위치-컴포넌트들인 것을 특징으로 하는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이더넷은 선형 토폴로지, 적어도 부분적인 단일 링 토폴로지, 또는 적어도 부분적인 이중 링 토폴로지를 포함하며; 그리고
    하나 이상의 이더넷 단말기(36)는 성형 토폴로지로 상기 능동 컴포넌트들(32) 중에서 능동 스위치로서 형성된 하나 이상의 능동 컴포넌트에 연결될 수 있고, 또는 상기 하나 이상의 능동 컴포넌트를 경유하여 파워 오버 이더넷에 의해 전력 공급받을 수 있는 것을 특징으로 하는 이더넷을 위한 스위칭 기능 유닛용 장치.
  12. 실시간 이더넷에 있어서, 제 1 항 또는 제 2 항에 따르는 스위칭 기능 유닛(34)용 장치가 복수 개 제공되며, 상기 스위칭 기능 유닛들(34)은 상기 이더넷 내에서, 상호 간에 인접하는 2개 이상의 스위칭 기능 유닛들(34)의 상기 국부 전원 공급 장치들(40)의 결함이 상기 스위칭 기능 유닛에 다시 인접하면서 그 국부 전원 공급 장치들(40)이 결함 없이 기능하는 스위칭 기능 유닛들(34)의 파워 오버 이더넷에 의해 극복될 수 있는 방식으로, 연속해서 배치되는 것을 특징으로 하는 실시간 이더넷.
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