TWI756769B - 用於乙太網路供電之供電系統及其供電方法 - Google Patents

用於乙太網路供電之供電系統及其供電方法 Download PDF

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Abstract

一種用於乙太網路供電之供電系統及其供電方法。供電系統用以:判斷供電設備之靜態分配剩餘功率以及動態分配剩餘功率;以及判斷用電裝置之用電功率與靜態分配剩餘功率及動態分配剩餘功率之大小。當用電功率小於等於靜態分配剩餘功率且用電功率小於等於動態分配剩餘功率,執行靜態供電程序。當用電功率大於靜態分配剩餘功率且用電功率小於等於動態分配剩餘功率,執行動態供電程序。

Description

用於乙太網路供電之供電系統及其供電方法
本發明係關於一種供電系統及其供電方法,尤其是關於一種用於乙太網路供電(Power over Ethernet)之供電系統及其供電方法。
為提升網路設備使用之彈性,乙太網路供電(Power over Ethernet, PoE)技術因此發展。具體而言,PoE架構主要係由供電設備(Power Sourcing Equipment, PSE)及用電裝置(Powered Device, PD)組成,而PoE技術主要係以網路線為基礎,由PSE向PD傳輸資料信號,同時提供PD所需之直流電源。
PoE技術具有許多優點,例如:相容現有結構化佈線方式;省去額外供電設備之建設和維護費用,降低成本;部署靈活,不受設備位置限制;對標準和非標設備支援度高;以及電源集中供電和管理,安全性較高等。
為了使得PoE技術得以更普及地被應用,如何安全、正確且快速地對PD供電係PoE技術之一個重要目標。惟現有技術中,未見能同時兼顧安全性、正確性及高效率之PoE供電模式。
本發明的目的在於提供一種用於乙太網路供電(Power over Ethernet, PoE)之供電方法,包含:計算供電系統之靜態分配剩餘功率以及動態分配剩餘功率,其中,供電系統包含至少一供電設備(Power Sourcing Equipment, PSE);判斷至少一用電裝置(Powered Device, PD)之第一PD之第一用電功率與靜態分配剩餘功率及動態分配剩餘功率之大小,其中:當第一用電功率小於等於靜態分配剩餘功率且第一用電功率小於等於動態分配剩餘功率,執行靜態供電程序;以及當第一用電功率大於靜態分配剩餘功率且第一用電功率小於等於動態分配剩餘功率,執行動態供電程序。
本發明另提供一種供電系統,包含微控制單元(Micro Control Unit, MCU)以及記憶體。記憶體儲存程式,程式執行後引起MCU:計算至少一PSE之靜態分配剩餘功率以及動態分配剩餘功率;判斷至少一PD之第一PD之第一用電功率與靜態分配剩餘功率及動態分配剩餘功率之大小,其中:當第一用電功率小於等於靜態分配剩餘功率且第一用電功率小於等於動態分配剩餘功率,執行靜態供電程序;以及當第一用電功率大於靜態分配剩餘功率且第一用電功率小於等於動態分配剩餘功率,執行動態供電程序。
在下文更詳細地論述本發明之實施例。然而,應瞭解,本發明提供可在廣泛多種特定情境中體現之許多適用的概念。所論述特定實施例僅為說明性的且並不限制本發明之範疇。
為了得以安全、正確且高效率地進行乙太網路供電(Power over Ethernet, PoE),本發明提供一種供電系統以及供電方法,可根據不同耗電狀況,即時地調整供電模式。
請參閱圖1,其係本發明一些實施例之一供電系統10之方塊圖。供電系統10包含一微控制單元(Micro Control Unit, MCU)101以及一記憶體103。MCU 101以及記憶體103透過一匯流排109電性連接。透過匯流排109,MCU 101可執行記憶體103儲存之一程式PG。程式PG執行時引發MCU 101執行用於PoE之供電功能。相關供電功能將於下文中進一步闡述。
請一併參考圖2,於一些實施例中,供電系統10與複數供電設備(Power Sourcing Equipment, PSE)20連結,用以管理及控制PSE 20。其中,每一PSE 20具有一PSE晶片以及至少一供電接口,用以與用電裝置(Powered Device, PD)30連結並控制予PD之供電。於一些實施例中,供電系統10透過內部積體電路匯流排(Inter-Integrated Circuit Bus, I2 C BUS)與PSE 20連接。PSE 20透過PoE網路線與PD 30連接。
於一些實施例中,PSE 20包含PSE 20a,為便於理解本發明之技術,以下將以PSE 20a為範例進行說明,惟其並非用以限制本發明之實施態樣。具體而言,PSE 20a具有複數供電接口,程式PG執行後,MCU 101先掃描PSE 20a之複數供電接口,並偵測是否有連結至PSE 20a之PD 30正在請求功率使用。於此些實施例中,MCU 101偵測其中之一供電接口所連接之PD 30a有功率需求。接著,MCU 101計算PSE 20a之一靜態分配剩餘功率以及一動態分配剩餘功率。
於一些實施例中,靜態分配剩餘功率係PSE 20a之一總供電功率減去靜態分配予供電接口的功率。舉例而言,當PSE 20a之總供電功率為X瓦,且分配予二供電接口之固定靜態功率分別為Y瓦及Z瓦時,靜態分配剩餘功率係為X減去Y與Z。
於一些實施例中,動態分配剩餘功率係PSE 20a之一總供電功率減去供電接口實際消耗之功率。舉例而言,當PSE 20a之總供電功率為X瓦,且所有供電接口即時(real-time)實際消耗之功率總和為W瓦時,動態分配剩餘功率係為X減去W。
接著,MCU 101自PSE 20a之供電接口挑選有供電需求之PD 30a,並判斷PD 30a之組態設定是否允許供電。於一些實施例中,PD 30a之組態設定可儲存於所連接之PSE 20a中,亦可儲存於記憶體103中。若PD 30a之組態設定不允許供電,則MCU 101挑選下一個有供電需求之PD 30進行組態設定之判斷。若PD 30a之組態設定允許供電,則MCU 101進一步判斷PD 30a之用電功率與靜態分配剩餘功率及動態分配剩餘功率之大小,以決定供電方式。
詳細來說,當MCU 101判斷PD 30a之用電功率小於等於靜態分配剩餘功率且PD 30a之用電功率小於等於動態分配剩餘功率時,表示靜態分配剩餘功率仍足以支援PD 30a之用電功率,因此,MCU 101執行一靜態供電程序。
當MCU 101判斷PD 30a之用電功率大於靜態分配剩餘功率且PD 30a之用電功率小於等於動態分配剩餘功率時,表示靜態分配剩餘功率不足以支援PD 30a之用電功率,惟動態分配剩餘功率仍足以支援PD 30a之用電功率,因此,MCU 101執行一動態供電程序。
當MCU 101判斷PD 30a之用電功率大於靜態分配剩餘功率且PD 30a之用電功率大於動態分配剩餘功率時,表示靜態分配剩餘功率以及動態分配剩餘功率皆不足以支援PD 30a之用電功率,因此,MCU 101執行一禁止供電程序。
於一些實施例中,MCU 101執行靜態供電程序進一步包含以下步驟。首先,自PSE 20a之供電接口挑選有供電需求之PD 30(例如:PD 30a或PD 30b),並判斷所挑選之PD 30之組態設定是否允許供電。若否,則將所挑選之PD 30加至一禁止供電列表,並針對下一個有供電需求之PD 30進行組態判斷。
另一方面,若所挑選之PD 30之組態設定允許供電,則將所挑選之PD 30之用電功率累加至一總消耗功率。接著,判斷總消耗功率與靜態分配剩餘功率之大小。其中,當總消耗功率小於等於靜態分配剩餘功率,將所挑選之PD 30加入至一供電列表。當總消耗功率大於靜態分配剩餘功率,將所挑選之PD 30加入至禁止供電列表。
最後,針對PSE 20a連結之PD 30依序挑選並判斷完畢後,MCU 101控制PSE 20a對供電列表所記錄之PD 30進行靜態供電操作。換言之,MCU 101控制PSE 20a對供電列表所記錄之PD 30,提供PD 30對應接口固定配置之功率。另一方面,MCU 101控制PSE 20a不對禁止供電列表所記錄之PD 30進行任何供電操作。
於一些實施例中,MCU 101執行動態供電程序進一步包含以下步驟。首先,計算PSE 20a先前進行全體供電之一全體供電時間點與一即時時間點之一時間差值。換言之,即判斷PSE 20a前次全體供電至當下所經過之時間。其中,當時間差值小於一預設供電時間間隔時,表示PSE 20a所連接之PD 30可能尚未達到供電平衡之狀態,因此,執行禁止供電程序。
另一方面,當時間差值大於等於預設供電時間間隔,表示PSE 20a所連接之PD 30已達到供電平衡之狀態,則進一步執行以下動態供電程序。首先,自PSE 20a之供電接口挑選有供電需求之PD 30(例如:PD 30a或PD 30b),並判斷所挑選之PD 30之組態設定是否允許供電。若否,則將所挑選之PD 30加至禁止供電列表,並針對下一個有供電需求之PD 30進行組態設定判斷。
另一方面,若所挑選之PD 30之組態設定允許供電,則將所挑選之PD 30之用電功率累加至一總消耗功率。接著,判斷總消耗功率與動態分配剩餘功率之大小。其中,當總消耗功率小於等於動態分配剩餘功率,將所挑選之PD 30加入至供電列表。當總消耗功率大於動態分配剩餘功率,將所挑選之PD 30加入至禁止供電列表。
最後,針對PSE 20a連結之PD 30依序挑選並判斷完畢後,MCU 101控制PSE 20a對供電列表所記錄之PD 30進行動態供電操作。換言之,MCU 101控制PSE 20a對供電列表所記錄之PD 30,依據PD 30不同需求,提供PD 30對應接口動態配置之功率。另一方面,MCU 101控制PSE 20a不對禁止供電列表所記錄之PD 30進行任何供電操作。
本發明之一些實施例包含用於PoE之供電方法,其流程圖如圖3A至3D所示。這些實施例之供電方法由一供電系統(如前述實施例之供電系統10)實施。供電系統與至少一PSE連結。方法之詳細操作如下。
首先,執行步驟S301,掃描PSE之至少一供電接口。執行步驟S302,偵測有PD連結至至少一供電接口。執行步驟S303,判斷至少一供電接口所連接之PD有供電需求。執行步驟S304,計算PSE之一靜態分配剩餘功率以及一動態分配剩餘功率。
接著,執行步驟S305,挑選至少一供電接口其中之一所連結之PD。執行步驟S306,判斷挑選之PD對應之組態設定是否允許供電。若否,重新執行步驟S305,挑選下一個PD。若是,執行步驟S307,判斷挑選之PD之用電功率。
隨後,執行步驟S308,判斷挑選之PD之用電功率是否小於等於靜態分配剩餘功率且小於等於動態分配剩餘功率。若是,執行步驟S309,執行一靜態供電程序。若否,執行步驟S310,判斷挑選之PD之用電功率是否大於靜態分配剩餘功率且小於等於動態分配剩餘功率。若是,執行步驟S311,執行一動態供電程序。若否,執行步驟S312,執行一禁止供電程序。
於靜態供電程序中,執行步驟S313,將PSE之一總消耗功率初始化(例如:將總消耗功率歸零)。執行步驟S314,挑選至少一供電接口其中之一所連結之PD。執行步驟S315,判斷挑選之PD對應之組態設定是否允許供電。若否,執行步驟S316,將挑選之PD加至一禁止供電列表,並執行步驟S314以挑選下一個PD。
若挑選之PD對應之組態設定允許供電,執行步驟S317,將挑選之PD之用電功率累加至總消耗功率。執行步驟S318,判斷總消耗功率是否小於等於靜態分配剩餘功率。若是,執行步驟S319,將挑選之PD加至一供電列表,並執行步驟S314以挑選下一個PD。若否,執行步驟S316,將挑選之PD加至禁止供電列表,並執行步驟S314以挑選下一個PD。
最後,針對PSE連結之PD依序挑選並判斷完畢後,供電系統控制PSE對供電列表所記錄之PD進行靜態供電操作。換言之,供電系統控制PSE對供電列表所記錄之PD,提供其對應接口固定配置之功率。另一方面,供電系統控制PSE不對禁止供電列表所記錄之PD進行任何供電操作。
於動態供電程序中,執行步驟S320,計算一全體供電時間點與一即時時間點之一時間差值是否大於等於一預設供電時間間隔,若否,執行步驟S321,執行禁止供電程序。若是,執行步驟S322,將PSE之一總消耗功率初始化(例如:將總消耗功率歸零)。執行步驟S323,挑選至少一供電接口其中之一所連結之PD。執行步驟S324,判斷挑選之PD對應之組態設定是否允許供電。若否,執行步驟S325,將挑選之PD加至一禁止供電列表,並執行步驟S323以挑選下一個PD。
若挑選之PD對應之組態設定允許供電,執行步驟S326,將挑選之PD之用電功率累加至總消耗功率。執行步驟S327,判斷總消耗功率是否小於等於動態分配剩餘功率。若是,執行步驟S328,將挑選之PD加至供電列表,並執行步驟S323以挑選下一個PD。若否,執行步驟S325,將挑選之PD加至禁止供電列表,並執行步驟S323以挑選下一個PD。
最後,針對PSE連結之PD依序挑選並判斷完畢後,供電系統控制PSE對供電列表所記錄之PD進行動態供電操作。換言之,供電系統控制PSE對供電列表所記錄之PD,依據PD不同需求,提供其對應接口動態配置之功率。另一方面,供電系統控制PSE不對禁止供電列表所記錄之PD進行任何供電操作。
須說明,於一些實施例中,前述供電系統中,微控制單元包含中央處理單元(Central Processing Unit, CPU)等可執行運算及指令之邏輯電路,記憶體包含非揮發性記憶體(Non-Volatile Memory),惟其並非用以限制本發明硬體元件之實施態樣。
本發明可利用任何適當的形式來實現,包含硬體、軟體、韌體或是以上的任意組合。至少部分本發明可選擇性地被實現為運行在一個或多個資料處理器及/或數位訊號處理器或可配置的模塊元件(例如FPGA)上的電腦軟體。
上文的敘述簡要地提出了本發明某些實施例之特徵,而使得本發明所屬技術領域具有通常知識者能夠更全面地理解本發明內容的多種態樣。本發明所屬技術領域具有通常知識者當可明瞭,其可輕易地利用本發明內容作為基礎,來設計或更動其他製程與結構,以實現與此處該之實施方式相同的目的和/或達到相同的優點。本發明所屬技術領域具有通常知識者應當明白,這些均等的實施方式仍屬於本發明內容之精神與範圍,且其可進行各種變更、替代與更動,而不會悖離本發明內容之精神與範圍。
10:供電系統 101:MCU 103:記憶體 109:匯流排 PG:程式 20:PSE 20a:PSE 30:PD 30a、30b:PD S301~S328:步驟
結合附圖閱讀以下詳細描述會最佳地理解本發明之態樣。應注意,各種特徵可能未按比例繪製。事實上,可出於論述清楚起見,而任意地增大或減小各種特徵之尺寸。
圖1為本發明之一些實施例之供電系統之方塊圖。
圖2為本發明之一些實施例之供電系統之操作示意圖。
圖3A至3D為本發明之一些實施例之供電方法之流程圖。
S308~S312:步驟

Claims (10)

  1. 一種用於乙太網路供電(Power over Ethernet,PoE)之供電方法,包含:計算一供電設備(Power Sourcing Equipment,PSE)之一靜態分配剩餘功率以及一動態分配剩餘功率;判斷至少一用電裝置(Powered Device,PD)之一第一PD之一第一用電功率與該靜態分配剩餘功率及該動態分配剩餘功率之大小,其中:當該第一用電功率小於等於該靜態分配剩餘功率且該第一用電功率小於等於該動態分配剩餘功率,執行一靜態供電程序;以及當該第一用電功率大於該靜態分配剩餘功率且該第一用電功率小於等於該動態分配剩餘功率,執行一動態供電程序。
  2. 如請求項1所述之供電方法,更包含:當該第一用電功率大於該靜態分配剩餘功率且該第一用電功率大於該動態分配剩餘功率,執行一禁止供電程序。
  3. 如請求項1所述之供電方法,其中,執行該靜態供電程序更包含:將該PSE之一總消耗功率初始化;將該至少一PD之一第二PD之一第二用電功率累加至該總消耗功率;判斷該總消耗功率與該靜態分配剩餘功率之大小,其中: 當該總消耗功率小於等於該靜態分配剩餘功率,將該第二PD加入至一供電列表;以及當該總消耗功率大於該靜態分配剩餘功率,將該第二PD加入至一禁止供電列表。
  4. 如請求項1所述之供電方法,其中,執行該動態供電程序更包含:計算一全體供電時間點與一即時時間點之一時間差值,其中:當該時間差值小於一預設供電時間間隔,執行一禁止供電程序。
  5. 如請求項4所述之供電方法,其中,當該時間差值大於等於該預設供電時間間隔,執行該動態供電程序更包含:將該PSE之一總消耗功率初始化;將該至少一PD之一第二PD之一第二用電功率累加至該總消耗功率;判斷該總消耗功率與該動態分配剩餘功率之大小,其中:當該總消耗功率小於等於該動態分配剩餘功率,將該第二PD加入至一供電列表;以及當該總消耗功率大於該動態分配剩餘功率,將該第二PD加入至一禁止供電列表。
  6. 如請求項1所述之供電方法,其中,該靜態分配剩餘功率係該PSE之一總供電功率減去分配予至少一供電接口的功率。
  7. 如請求項1所述之供電方法,其中,該動態分配剩餘功率係該PSE之一總供電功率減去至少一供電接口實際消耗之功率。
  8. 如請求項1所述之供電方法,更包含:掃描該PSE之至少一供電接口;以及偵測該至少一供電接口之其中之一連結該第一PD。
  9. 如請求項8所述之供電方法,更包含:判斷相應該第一PD之一組態設定允許供電。
  10. 一種用於乙太網路供電(Power over Ethernet,PoE)之供電系統,包含:一微控制單元(Micro Control Unit,MCU);以及一記憶體,用於儲存一程式,其中,該程式執行後引起該MCU:計算一供電設備(Power Sourcing Equipment,PSE)之一靜態分配剩餘功率以及一動態分配剩餘功率;判斷至少一用電裝置(Powered Device,PD)之一第一PD之一第一用電功率與該靜態分配剩餘功率及該動態分配剩餘功率之大小,其中:當該第一用電功率小於等於該靜態分配剩餘功率且該第一用電功率小於等於該動態分配剩餘功率,執行一靜態供電程序;以及當該第一用電功率大於該靜態分配剩餘功率且該第一用電 功率小於等於該動態分配剩餘功率,執行一動態供電程序。
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