电源插座板的制作方法

专利名称：电源插座板的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源插座板。
背景技术：
Homeplug Power line A卯liance是一个非盈利工业组织，其由一组主导产业公司于2000年3月成立以支持标准导向的电源线网络产品。 符合Homeplug⑧技术标准的装置包括用于插入一个电源插座(或者用于将所述装置电连接于电源线的其他合适装置)的脚。所述装置进一步地包括处理电路和一个用于接收连接于网络装置的数据电缆的数据端口。传导于(或被接收于)网络装置的数据可利用设置于电源插座的Homeplu^装置，被传输至/从一个电源线。在上传数据信号
至电源线的过程中，1101116 11^ 处理电路会处理从网络装置接收的数据信号，并接着通过1101116口11^@装置的脚上传处理过的数据信号至电源线。从电源线下载数据信号至网络装置的过程也类似，除了一些步骤会反向。通过充当数据信号传输中介的电源线，一个包括这样的Homeplug⑧装置的系统允许网络装置与另 一通过另一11011^ 11^@装置连接于电源
线的网络装置通信。然而，这样的已知装置产生了一些问题和局限。首先，装置本身相当庞大，而且装
置和插座的组合相较于所述插座安装的周围的墙具有高轮廓。因此，将Homeplugs装置设
置于一个背靠墙并连接于插座的家具背后的插座中通常是很困难的。 此外，装置必须插入电源插座意味着所述插座不再被用于接收其他装置的插头。
因此，在一个取决于这样的技术家庭中以及，例如在每个房间中的至少一个网络装置中，由
于每个房间的一个插座具有相连的Homeplug^装置，其可用电源插座的数量被有效地减
少一个。 本发明试图提供一种具备上述已知装置电源不具备的优点的电源插座。

发明内容
因此，本发明提供了一种适合电源插座盒的电源插座板(power socketfascia)，包括至少一个电源插座，用于容纳一个电子设备的插头，并包括用于将所述电源插座连接到一个电源线的连接元件；至少一个用于发送和/或接收信号的端口 ，所述至少一个端口连接到一个电连接到所述电源线的处理器，所述处理器用于在所述至少一个端口和所述电源线之间传递信号，以向所述电源线发送所述信号和/或从所述电源线接收所述信号。
本发明的一个优点在于，因为所述端口和电源插座板是一体的，板提供了较低的轮廓，从而不会从板安装的表面突出太多。另外，由于端口直接(通过处理器)连接到电源线(也即，它自己的专用连接)，电源插座的终端仍然可以用来容纳一个插头从而为一个电子设备供电。 优选地，该处理器包括一个电源线接口和一个端口接口 ，该电源线接口从该电源线引出一个信号，和/或向该电源线上载一个信号，该电源线接口还将引出的信号转发给上述的端口接口 ，以便将该信号发送到所述端口 ，在该端口出处接收到一个信号后，所述端口将该信号发送到所述电源线接口，以便上传到所述电源线。 方便地，所述处理器可进一步包括一个连接在所述电源线接口和端口接口之间的
信号放大器，用于在该电源线上传输信号之前对其进行放大，和/或，在由该电源线接口接
收到一个信号后，在将接收到的信号发送到所述端口接口之前对其进行放大。 进一步地，所述处理器还包括一个信号转换器，用于在将由所述电源线接口引出
的信号发送到该端口接口之前，先将其从模拟信号转换为数字信号，或者从数字信号转换
为模拟信号，该信号转换器还用于在将由所述端口接口接收到的信号发送到所述电源线接
口以便上传至电源线之前，先将其从模拟信号转换为数字信号，或者从数字信号转换为模
拟信号。 优选地，所述信号为数据信号，所述端口为数据端口 ，所述处理器为数据处理器。
作为一种替代方案，所述信号为音频信号，所述端口为音频端口 ，所述处理器为音频处理器。 尤其，所述数据端口包括一个插座，用于容纳一个数据电缆的插头。 优选地，所述插头包括一个RJ45类插头。 作为一种替代方案，所述插头包括一个USB类型插头。 作为另一种替代方案，所述至少一个音频端口包括一个插座，用于容纳一个音频电缆的插头，所述插头包括RCA音频、光学或RCA SPDIF数字类型连接器输入端或输出端。
并且，所述电源线可包括一个(家用)环形电路。 作为又一种替代方案，所述端口包括一个装置，其用于向一个网络设备以无线方式发送信号，并从该网络设备以无线方式接收信号，或者，用于连接到一个发送/接收装置。 优选地，所述数据端口位于所述电源插座板的前表面。 优选地，所述电源插座板还包括一个轨道，所述轨道嵌入在板中，其中铺设一个全向天线组。这样的天线可以进行与一个无线网络间的信号发送/接收。如果该电源插座板包括一种以上无线连接的多个数据端口，则可以包括一个以上的天线。 上述电源插座板还可包括一个数据连接信息显示器。该显示器可以采用一系列LED的形式，或者采用LCD的形式。提供一个显示器的好处在于，用户可以确认连接的状态。LCD优于LED是因为有些消费者不希望灯可视地闪烁。 此外，该板还可包括一个导热体，用于将板部件产生的热量从板传导至一个上述的电源插座盒。为了符合相关标准，电源插座板或配线部件不能过热。申请人意识到后部盒(back box)和灰板内墙(drywall)构成了理想的散热片。因此在CLARITY板上提供导热体以便将其热连接到电源插座盒。 根据本发明的另一方面，提供了一种网络，包括多个网络设备，每个网络设备连接到多个前述的电源插座板中的一个，其中，所述各个电源插座板用于提供电源出口 ，并提供所述网路设备之间的信号传输，所述信号传输通过经由所述电源插座板的端口来向电源线上传信号或从所述电源线下载信号来实现。 根据本发明的又一方面，提供了一种适用于电源插座盒的电源插座板，包括至少一个电源插座，其用于容纳一个电子设备的插头和至少一个端口。
本发明还提供了一种适用于电源插座盒的电源插座板，包括至少一个电源插座，其用于容纳一个电子设备的插头，并包括用于将所述电源插座电连接到电源线的连接元件；一个用于容纳片盒(cartridge)的片盒插座，所述片盒具有至少一个用于发送和/或接收信号的端口，其中所述板还包括一个电连接到所述片盒插座和所述电源线的处理器，用于在一个片盒位于该片盒插座中时，在所述至少一个端口和所述电源线之间传递信号从而将所述信号发送到所述电源线或从所述电源线处接收所述信号。 本发明还提供了一种用于插入到上述的电源插座板中的片盒，所述片盒具有至少一个用于发送和/或接收信号的端口 。 在上述的说明中，应当理解，术语"信号"可以覆盖任何信号，例如数据信号，音频信号、视频信号，多媒体信号或基本上任何的无功传输(non-power transmission)。
本发明的其它特征在随附的权利要求书中定义。通过以下对本发明实施例所作的描述，本发明的特点、优势将会显得更为清楚和明显。


以下将结合附图以非限定性的示例方式对本发明做进一步的说明，其中 图1示出了为根据本发明的一个实施例的电源插座板的透视图； 图2为根据图1所示的本发明实施例连接到电源线后的电源插座板的示意图； 图3为一个本地网络的示意图，其中集成了连接到电源线的根据本发明的电源插座板； 图4为一个电源线网络的网络元件的示意图； 图5为一个替代方式中的电源线网络的网络元件示意图； 图6为根据本发明的一个替代例的一个电源插座板的透视图； 图7为根据本发明具体实施例的电源插座板连接到电源线之后的电路示意图； 图8为根据本发明具体实施例的操作系统模型和硬件元件的示意图； 图9为根据本发明具体实施例的电源线网络的网络元件的示意图； 图10为根据本发明具体实施例的片盒的前视图； 图11为根据本发明替代例的片盒的前视图； 图12为根据本发明具体实施例的片盒的后视图； 图13示出了一面墙，其中安装了根据本发明具体实施例的电源插座板； 图14为根据本发明具体实施例的板内部的分解后视图； 图15为根据本发明具体实施例的板的内部的后视图； 图16为根据本发明具体实施例的板内部的俯视图； 图17为根据本发明具体实施例的板的后视图； 图18为根据本发明具体实施例的板的俯视图。
具体实施例方式
前已述及，图1示出了一个电源插座板10，其中包括插座孔12、 14、 16，这些插座孔与用于容纳电插头的脚(Pin)的内凹终端相关联。板10还包括一个用于控制向终端供电的开关18，以及一个用于容纳系在网络电缆上的插头的数据端口 20。
在图示的布置中，数据端口 20适于容纳一个RJ45类型的插头，但其可以用于容纳 任何其他类型的网络电缆插头或者无线终端的插头。 在图1中，插座孔12、14、16示于一个适合容纳标准的联合王国三脚电插头(即根 据不列颠标准1363)的布置中，但是，对于本领域技术人员而言，很明显本发明可以适用于 任国家的电源插座。 另外，图1示出了一个双轴(double-gang)类型的电源插座，但是应当理解，其它 布置例如单轴、三轴插座都是可能的。 图2示意性地示出了电源插座板10的内部电路。 如图所示，一个包括地线24、火线(相线)26和零线28的(例如，家用"环路"中 的)电源线电缆22连接到电源插座板10的电源元件30的终端29a、29b和29c。也即，电 源插座板10的电源元件30通过以下方式电连接到电源线电缆22 :终端29a连接到地线24、 终端29b连接到火线(相线)26，并且终端29连接到零线28。终端29a、29b和29c分别连 接到触点120、 140和160，这些触点120、 140和160对应于用于容纳电插头的脚的插座孔 12、14和16(见图1).因此，当一个插头插入到电源插座板IO后，插入终端12的脚将与触 点120电接触，插入终端14的脚将与触点140电接触，插入终端16的脚将与触点160电接 触。将一个电源插座板连接到电源线的方式对于本领域技术人员而言是熟知的。
除了用于向电源插座板供电的标准布置之外，电源插座板还配有一个数据处理器 32。 一个分支连接(branch connection) 34将数据处理器32连接到电源线电缆22的火 (相)线和零线26、28。 数据处理器32包括各种元件，即一个电源线接口 36 ;—个信号放大器38 ;—个 信号转换器40 ;以及一个数据端口接口 42 。分支连接34截止在电源线接口 36并将电源线 接口 36电连接到电源线22的火线和零线26、28.电源线接口 36连接到信号放大器38，而 信号放大器38连接到信号转换器40。依次地，信号转换器40连接到数据端口接口 42，后 者连接到数据端口 20。 如上所述，数据端口 20用于容纳一个系于Cat5电缆(或其它适合的网络电缆)的 RJ45类插头，以使得网络设备(例如，计算机)被连接从而与电源插座板10间进行数据交 换。网络设备(未示出)发出的数据信号在电源插座板10处由数据端口 20(图1中也有 示出)接收，并接着被发送到数据端口接口42。该数据信号继续被发送到信号转换器40， 该信号转换器40用于将数字数据信号转换为模拟数据信号。转换后的模拟数据信号接着 被发送到信号放大器38，并被放大以使得其可以在电源线上进行较高质量的传输。经过信 号放大器38的放大，转换后的模拟数据信号被传递到电源线接口 36并被电源线接口 36发 送至电源线22的火线和零线26、28。 —个位于其它位置的另一网络设备可以通过另一个根据本发明的电源插座板10 接收由第一网络设备上传至电源线的数据信号，所述另一个电源插座板10与第一电源插 座连接到同样的供电电路。在这一第二电源插座板中，电源线接口 36用于从火线和零线 26、 28中引出该模拟数据信号，并将这一数据信号发送到信号放大器用于放大。在一个优选 实施例中，信号放大器38判断从电源线上接收到的数据信号的幅度高于一个预定阈值。如 果判断为"是"，则在将信号发送到网络设备之前无需放大，但如果信号的幅度低于该预定 阈值，则会发生对该数据信号的放大。
经过信号放大器38的处理，接收到的数据信号被发送到信号转换器40并被转换 为数字数据信号，转换后的数字数据信号接着被发送到数据端口接口 42，并被数据端口接 口 42发送到数据端口 20，以便继续发送至第二网络设备。 当然，如上所述，本发明可以很容易地调整以便适用于英国以外的国家的电源插 座板，因此地线24(以及相应的地线脚终端)不一定总是需要的。 图3示出了 一个家庭网络46的例子，其中两个网络设备通过下文将会述及的家庭 环型电路适当地组网。 图示的网络46中有3个电源插座板10a、10b和10c。图3中示出的并且已在图2 中涉及的特征将以相似的附图标记示出，但增加了字母a、 b或c来表示该特征具体所属的 电源插座板10a、10b或10c。 在图示的网络46中，一个"干线"供电电缆(power su卯ly cable)48截止在一个 家用用电单元50中。从这个用电单元50，电源线电缆(power-linecable)22安置在"环形 电路"中，并向电源插座板10a、10b禾口 10c的电源元件(power element) 30a、30b和30c分 别提供电能。 —个通信电缆52(例如，IDSN)截止在插座54中。 一个连接到插座54的第一数 据电缆56实现在插座54和调制解调器57之间的数据传输。在图示的网络46中，通过连 接到电源插座板10a中的电源元件30a的电源电缆58a来向调制解调器57供电。调制解 调器57用于向电源线电缆57上传数据信号或从电源线电缆57处下载数据信号，并通过第 二数据电缆60a连接到电源插座板10a的数据端口 20a，其中，所述第二数据电缆60a截止 于与数据端口 20a衔接的插头62a。由调制解调器57上传的数据信号将在电源插座板10a 处通过数据端口 20a被接收，并被传递到数据处理器32a，其中，数据处理器32a在对该数据 信号进行处理后，通过分支线路34a将数据上传至电源线电缆22。类似地，来自电源线电缆 22的发往调制解调器57的数据通过分支连接34a并被通过数据端口 20a和第二数据电缆 60a发送到调制解调器57。 图3所示的网络46还包括网络设备64和66这两个PC终端。网络设备64连接 到电源插座板10b，而网络设备66则连接到电源插座板10c，网络设备64、66以与上述的连 接到电源插座板10a的调制解调器57相同的方式来从电源插座板10b、 10c处获得能量，且 网络设备64、66可以像上述的调制解调器57那样地向电源线电缆22上传或从电源线电缆 22下载数据。 因此，网络46提供了一个局域网，该局域网提供了以电源线电缆22作为信号传输 媒介的在调制解调器57、网络设备64、、66之间的连接。 图4中的示意图示出了一个基础的电源线网络中的网络元件。该网络包括数据端 口20和数据处理器32。根据本发明的一个优选实施例，数据端口 20是以太网(Ethernet) 端口且数据处理器报告电源线芯片(powerline chip)。每个电源线芯片可以获得来自数据 端口 20的数据，并将其推出至所有其它端口。电源线芯片处理TCP/IP堆栈(stack)的上 至2层也即网络层的数据。这使得这一网络像一个以太网开关那样地工作。数据处理器物 理上链接为一个环，例如一个环形电路。逻辑上，每个数据处理器可以与一个其它数据处理 器进行通信，而又不必需与这个其它数据处理器通信。 图5为图3所示的电源线网络中的网络元件的示意图。其中，每个电源插座板IO包括两个数据端口 20和一个端口开关20A。这保证了在同一电源插座板10上的两个端口 之间的高数据率。 图6示出了根据本发明具体实施例的电源插座板100。其中和电源插座板10中的
特征相同的特征将使用相同的附图标记。电源插座板100包括一个LCD 102。 LCD 102用
于显示电源线连接的状态和活动性。另外，LCD 102还提供与电源插座板100的其它内部
元件的状态相关的信息。LCD 102的运作将在下文中做更详细的介绍。 板100还包括一个用于遮盖片盒104的槽(recess)。片盒104包括数据端口 20。
在这个例子中，上述数据端口为以太网数据端口。这些物理端口也就是RJ45端口。这些端
口包括LED 106，以提供以太网连接的状态和活动性的指示，下文中还会有更详细的介绍。
片盒还包括用于将片盒固定的螺钉108。下文中有对上述这些特征更详细的介绍。 图7示意性地示出了电源插座板100的内部电路。其中与图2相同的特征使用与
图2中相同的附图标记。 图7所示电路包括一个电源线处理器70。电源线处理器70是一个单一集成电路， 例如美国佛罗里达州Ocala West Silver Springs Blvd的IntellonTM公司设计制造的 INT6200集成电路。电源线处理器70包括模拟前端72，用于将数字信号转换为模拟信号。 模拟前端72包括一个信号转换器74，一个信号放大器76和一个电源线接口 78。处理器70 的这三个部分相当于图3所示的信号转换器40、信号放大器38和电源线接口 36。
电源线处理器70还包括一个包括多个媒体独立接口 (Mil)连接的主机(host) 接口80。每个MII连接用于连接到一个不同的数据端口接口。电源线处理器70还包括 HomePlug MAC (媒体接入控制)/PHY (物理)分部82。该分部用于控制通过电源线处理 器70的数据信号。主机接口 80连接到11011^ 11^@區[/ 肌分部82，后者连接到模拟前端 72。 上述电路还包括一个耦合变压器84。模拟前端72的输入/输出连接到变压器84。 变压器84连接到火线26和零线28。变压器84对模拟前端72的输出进行转换，以使得其 具有适合在电源线22上传输的电流和电压。 变压器84将电源线上的电压向下阶变(st印)至三个不同的电压。第一个电压用 于例如下述的以太网和WiFiTM的网络元件。另一个电压用于电源线处理器70。提供最后 一个电压用于设备中另 一个集成电路的运行。 电源插座板100还包括一个主处理器150。 一个合适的处理器如美国圣地亚哥的 Qualcomm公司设计制造的Qualcomm Snapdragon 。该主处理器150包括一个处理器核心 152、随机访问存储器(RAM)154和总线156，总线156能够应对附加在其上的物理设备。主 处理器150连接到电源线处理器70。处理器150的运行将在下文中得到更为详细的介绍。
电源插座板还包括一个片盒槽IIO(用虚线示出)。片盒槽110的尺寸允许一个 片盒104A安装在片盒槽110中使得片盒104A的前部与电源插座板100的前部齐平。片盒 104A在尺寸上与图6所示的片盒104相同。片盒104A与片盒104的不同之处在于它们的 具有片盒区域的数据端口属于不同的类型，下文中将会介绍。电源插座板100还包括一个 PCMCIA接口 112，其中包括一个PCMCIA插座以容纳一个PCMCIA插头。片盒104A包括一个 PCMCIA插头114，该插头适用于上述PCMCIA插座中。该PCMCIA插头包括一个PCMCIA控制 器116。该PCMCIA接口 112通过一个匪I(多媒体独立接口 )连接132来将片盒104A连接
10到处理器总线156。 片盒104A包括三个数据端口 。该片盒包括一个HDMI (高清晰度多媒体接口 )数 据端口接口 120，一个音频数据端口接口 122和一个以太网数据端口接口 124。该片盒分别 包括HDMI、音频和以太网数据端口 126、128和130。其中每个数据端口接口通过一个使当 的总线连接到PCMCIA插头114。 片盒104A可具有单一的数据端口，或者具有多个不同类型的数据端口。例如，片 盒104A可以包括异步数字用户线(ADSL)端口或光线(FTTH)端口。在片盒中还可以包括 一个调制解调器。 图7所示的电路还包括WiFiTM数据端口接口 88，其连接到天线90。该WiFiTM数 据端口接口 88还通过Mil连接而连接到主处理器总线156。该电路还包括一个射频标识 (RFID)数据端口接口 92，其连接到天线94。 RFID数据端口接口 92还通过Mil连接而连接 到主处理器总线156。电源插座板100还包括一个蓝牙数据端口接口 96，其连接到蓝牙天 线98。所述蓝牙数据端口接口 96还通过MII连接而连接到数据处理器总线156。 Mil因其 高速乘法表现而便于使用在电源插座板100处理中。其它接口如PCI也可以随其它类型的 处理器使用。例如，其它制造商提供的处理器或具有其它特性的处理器。
如图2中的相应特征所示，数据端口 130用于容纳一个附加在Cat5电缆(或任何 其它适合的网络电缆)上的RJ45类插头，从而将一个网络设备(例如，计算机)连接到电 源插座板100以进行数据交换。网络设备(未示出)发出的数据信号在电源插座板10处 由数据端口 20(图2中也有示出)接收并被传递给以太网数据端口接口 86。
其它数据端口 (即端口 126、128、90、94和98)以类似的方式工作。例如，WiFiTM 数据端口接口 88、 RFID数据端口接口 92和蓝牙数据端口接口被用于与经过适当配置的运 算设备交换数据信号。 图7所示的电路还包括LCD102。其连接到一个LCD控制处理器132，后者连接到 主处理器总线156。主处理器150输出状态和活动性信息信号。LCD控制处理器132被变 成以识别出这些信号并显示出可被人读取的关于电源插座板100的状态和活动性的信息。 使用LCD的一个好处在于，这样的板上没有令某些消费者方案的闪烁的灯。
数据端口接口 124产生两个额外的输出信号，它们提供了对于以下内容的指示 a)数据连接的状态；b)数据连接上的活动性。如图7所示的，这些输出连接到LED 106，一 个第一 LED指示了数据连接是否是活动的。 一个第二 LED指示了在该数据连接上是否正在 有数据传输。其它数据端口可以有类似的指示。 该电源插座板还包括只读存储器(ROM) 134。 ROM 134具有一个存储在其中的嵌入 式操作系统(OS，未示出)。在使用中，该操作系统被加载到RAM 154。该操作系统包括一系 列的指令，这些指令由处理器核心152来执行。为了本文中的描述，操作系统的运行将以功 能的形式进行介绍。本领域技术人员理解，这些功能是由处理器核心152执行的代码指令 所构成的。 该操作系统可以是任何能够实现下述功能的操作系统。 一个这样的操作系统是由 美国圣弗朗西斯科的Linux Foundation所提供的LINUX操作系统。 尽管电源插座盒使用Linux，电源线网络仍然是那样。电源线元件成为操作系统实 例(OS instance)的一个接口 ，如个人电脑上的WiFi和以太网接口 。于是电源插座板100工作在三层也即传输层上，高于TCP/IP网络栈。上述板于是可以管理无线连接，给出IP地址，解决哪里是通过RFID并建立卫星电视盒与电视机之间的连接。它还可以通过安装在多个插座中的蓝牙设备来创建一个蓝牙PAN(个人区域网，personal area network)。
图8示出了一个操作系统模块200和连接到操作系统的多种硬件元件。图中包括LCD控制处理器132、以太网开关130A、交换致动器166、音频数据端口接口 122、 HDMI数据端口接口 120、超宽频(UWB)数据端口接口 160、 WiFi数据端口接口 88、蓝牙数据端口接口96、RFID数据端口接口 92、ADSL数据端口接口 162、光纤(FTTH)数据端口接口 164和电源线处理器70。 每个上述的接口都连接到一个相应的数据端口。如图8示出了 LCD102，以太网数据端口 130，开关18，音频端口 128， HDMI端口 126， U丽天线160A，天线90、98、94以及ISP连接162A和164A。 应当理解，不是所有的上述硬件元件都包括在电源插座板100中。尽管这在物理上是可行的，但在实际应用中一般不这么做。上述的元件均示出只是为了更好地介绍操作系统200的运行。 每个硬件元件都通过设备驱动器202连接到操作系统实例。设备驱动器202是能够控制硬件的代码片段。这些设备驱动器依次连接在一个操作系统内核(kernel)中。内核204控制处理器核心152、存储器154和设备驱动器202。操作系统包括运行在操作系统实例上的多种用户层应用程序206。内核204为应用程序206提供了到硬件接口的接入。操作系统实例200还具有一个路由表208和一个转发表210，它们使得操作系统知道网络上的包括电源线插座和入网设备在内的其它设备，于是知道了该向何处转发信息。
应用程序206出现在每一个电源插座板上，控制插座特性。它们可以通过一个第三方程序的网络接口 (XML)而被控制。这可以在某点上连接到网络的个人电脑上被提供。作为一种替代方式，上述控制可以通过一个在家中或办公室中位于合适位置的指定面板来提供。 操作系统200包括一个音频传输应用程序212、一个视频传输应用程序214、一个蓝牙PAN应用程序216、一个QOS(业务质量)管理应用程序218、 一个IP传输和安全引用程序220、开关与面板管理应用程序222和一个XML接口应用程序222。操作系统200的运行将在下文中介绍。 音频传输应用程序212通过内核204连接到一个音频编译码器，该编译码器是音频数据端口接口 120的一部分。该应用程序控制该编译码器发送或接收流式或非流式音频数据。该应用程序还将音频流转换为IP数据流，该等IP数据流可以通过电源线处理器70而被推出至其它操作系统实例。这个操作可以通过每个板的XML接口来管理。
视频传输应用程序214与音频传输应用程序212的工作方式基本相同。它依赖于一个好的QoS，能够相应地设置电源线处理器70以使得视频流被当作电源线网络上的优先。视频端口 126可以被设置为主或从端口，主端口作为源设备而从端口作为目的设备例如电视或移动电话。它还可以给予目的带宽来衡量存储(scale the recording)。
超宽频可以以与视频相同的方式来对待。可以通过每个设备的XML接口来管理。
蓝牙PAN应用程序216控制PAN的建立。PAN作为个人接入网络。在本例中，每个操作系统实例200具有由蓝牙数据端口接口建立一个PAN的能力。不同的接口将通过pin
12码连接在一起，从而建立一个单独的家庭PAN。移动电话、远程控制、耳机等都可以连接到这 个家庭PAN。这也可以通过每个设备的XML接口来管理。 QoS管理应用程序218在其输入和输出处管理QoS。每个板100将具有一组参数， 这些参数由板100设置给电源线处理器70、 WiFi、以太网和音/视频信号。 一个较好的例 子是SKYPETM呼叫。QoS管理应用程序218将看到这个呼叫并将其路由到IP标签(tag) 1， 也即最高QoS频段。上述可以通过每个设备的XML接口来管理。 IP传输和安全应用程序220管理每个设备的安全性，以及数据的流向。例如，它可
以管理WiFi入境(inbound)请求，并通过已经通过XML接口应用程序224提供的内容来验
证这些请求。该应用程序还和QoS管理218以及出境接口通信，并能够为依靠用户控制需
要的硬件的每个部分设置参数。这可以通过每个设备的XML接口 224来管理。 开关和面板管理222管理三个元件。它是每个设备上的LCD102的配置工具。它
可以设置显示内容、环境照明和背景色。它还控制开关中的致动器使它们打开或关断。它
还控制可以加入的片盒。这可以通过每个设备上的XML接口来管理。XML接口应用程序224提供了外部接口 ，使得板可以被一个远程设备控制。 在下文中，将会更详细地介绍不同板上的操作系统之间的交互方式。 操作系统成为网络上的网络设备。它们作为上述的路由和转发表中的实例。来自
各个设备的信号通过数据端口接口传递到操作系统。内核驱动器从设备处获得信号，操作
系统应用程序或转换该信号或通过将其转换为IP层数据流来进行管理。 例如，一个设备连接到板100中的WiFi天线90。数据通过设备驱动器202进入
内核204。内核204为即将建立的连接创建一个插座(socket)，调用安全应用程序220来
请求远端的认证。如果认证成功，则允许连接到电源线网络。在本例中，操作系统仅管理连接。 在使用蓝牙的情形中，表现会略有不同。所有包括蓝牙的板必须像一个整体。这 意味着每个插座的认证和PAN名称需要一致，插座也需要知道应该将连接路由至何处。蓝 牙无线电接受连接进入生成内核请求的设备驱动器。接着调用蓝牙PAN引用程序216。该 程序知道网络中的所有其它蓝牙设备并将其存储在一个静态文件中。例如，如果一个移动 电话正在寻找耳机，该移动电话在蓝牙PAN应用程序216中生成一个请求。该应用程序接 着将流封装在IP包头中并发送给附有耳机的插座上的蓝牙PAN应用程序216。
对于一般的网络而言，操作系统管理服务元件并在电源线网络上布置业务。对于 流，应用程序将协议打包在IP包头中后通过电源线网络发送。 如上所述，网络可以由一个远端应用程序来控制。这是所有插座之间的共享DHCP 池。通过XML接口建立个人IP空间，并通过远程应用程序进行管理。 可以在云(cloud)中增加插座或从中移除插座，例如搬家或增加一个房间。远端 应用程序将需要统一管理这些插座。它需要能够在这些插座间分享系统。例如，如果增加 一个插座，它将拥有自己的管理地址，这个管理地址总是设置为一个默认IP地址(例如， 10.0.0.1)。该应用程序，在首次安装时，可以通过以太网端口与XML通话。该应用程序将
具有所有插座的配置，并可以在一个有效的IP地址被分配给一个新的插座时下载其状态 信息。另外，还可以设置安全性。 在图7和图8中，提及了各种无线技术。在接下来将会对这些技术做更为详细的介绍。 WiFi连接由以下三个重要的元件
1 :控制所述连接的WiFi处理器； 2:接受连接并与连接做一些事情的能力。一个设备为了连接需要一个名称，并且， 一旦通过WiFi处理器，数据业务需要被发往某处； 3 :安全。人们都知道像对待以太网那样看待WiFi是不好的，因为与以太网不同 地，WiFi热点可以延伸出你家的墙壁，从而可以被第三方滥用。 如上所述地，WiFi设备将会被操作系统实例200和IP传输和安全应用程序220所 管理。所有的入境请求将在本地被认证，或者，如果需要，这些入境请求将通过一个预定义 的第三方安全方法。 蓝牙需要在不同的墙壁插座中的蓝牙处理器96的连接，以使得它们像一个单一 的蓝牙实体一样动作。如果各个插座被视为相互独立的实体，那会有太多需要连接的蓝牙 设备。 一旦一个蓝牙连接通过认证，关注智能设备，它类似于WiFi网络。这需要由蓝牙PAN 应用程序216管理。 超宽频是频率高而频带窄的无线技术。其应用较多，并在本文中用于不使用电线 来传输高分辨率视频信号。与HDMI十分相似地，它需要一个起点和一个终点。
RFID依赖多个同步工作的RFID无线设备来精确定位一个标签项目。这种无线电 波技术对本申请而言是理想的。它将由开关和面板管理应用程序222管理。开关和面板管 理应用程序222将能够共享所有RFID处理器及它们各自的地理位置的表格。因此，这使得 查询插座的程序可以进行三角测量以定位一个具体的标签项目。 图4、5示出了基础网络中的网络控制仅达网络层。更高层由连接到以太网的设备 控制。如通过上文能够理解的，使用操作系统200使得插座自己可以控制网络栈的更高层。
图9示出了包括电源插座板100的电源线网络中的网络元件。该网络包括电源线 处理器70和操作系统实例200。这些操作系统实例200在操作系统业务管理和路由层进行 相互之间的通信。如图所示，电源线处理器与操作系统实例进行接口，而非图4、5的以太网 开关。 任何指定给电源线的数据信号将通过处理器150到达电源线处理器70的 HomePlug MAC/PHY分部82。由此信号被传递给模拟前端72。信号转换器74用于将数 字数据信号转换为模拟数据信号。转换后的模拟数据信号再被提供给信号放大器76，并被 放大以在电源线线上进行高质量的信号传输。在信号放大器76中进行放大之后，转换后的 模拟数据信号被发送至电源线接口 78，接着被电源线接口 78发送至变压器84。在此该信 号被传递到电源线22的地线和零线24、28。 应当理解，所述电路可包括任何数量的数据端口，只要其适合设置于可用空间当 中。此外，所述电路可包括一个前述的数据端口的不同选择。 按照第二实施例所指出的，数据端口可设置于片盒中。电源插座板并不易于移动。 一般而言，需要专家帮助或培训将插座完全移动。即使能够移动插座，这仍是相当复杂的。 如果新技术变得可用，或如果用户因其他原因希望改变数据端口的类型，插座板必须被完 全被替换。通过利用片盒，每个插座的一些功能可被改变。这种技术将在下文中进行详细 描述。首先会介绍所述片盒机械。
图10、11和12示出了根据本发明一个具体实施例的片盒的不同透视图。片 盒系统本身利用PCMCIA ExpressCard系统，其允许界面可"热交换(hotsw即pable)"。 ExpressCard的控制机制(control mechanism) 112位于一个插座板后的底部PCB中。所述 片盒具有二导轨，任一面(左和右)的一个和二个小螺丝钉支撑所述片盒于适当位置。这 也防止了小孩移动所述片盒。所述片盒是软插入的。 图10示出了一个片盒104B的前视图。所述片盒包括一个HDMI端口 170和一个 以太网端口 172。此外所述片盒包括螺丝钉108.图11示出了一个可选的片盒104C的前视 图。HDMI端口 107被另一以太网端口 172替换。 图12示出了片盒104C的后视图。所述片盒包括一个连接于PCMCIA插座114的 PCMCIA插头。 所述片盒可包括音频(RCA或SPDIF)，视频(HDM)或以太网10/100端口 。其他类
型的端口也可被封装于一个片盒中。 所述二端口以太网片盒也具有一个开关从而本地数据传输可不利用电源线网络 被执行。例如， 一个个人电脑可被连接于一个游戏控制台，所述个人电脑和游戏控制台都被 插入相同插座的以太网端口中。所述装置可不必出至电源线网络中而相互本地通信。
所述片盒也可成为后置片盒的形式，虽然本文并未示出。若采用FTTH(光纤)和 VDSL的方式，连接可通过墙和送入一个电源插座之后被终结。这进一步削减了室内电线问 题，并降低了对机顶盒、IP电话等的要求。 图13示出了一个在墙300中的电源插座板100。 一个连接302可从墙盒后部进入 墙盒304。在这种情况下，网络运营商可具备操作系统实例200的控制。电源线处理器70 和DSL/FTTH调制解调器306的操作员控制(operatorcontrol)都利用TR69标准。
下面将对电源插座板100的内部组件的物理布线进行描述。内部板设计通过一个 运转插座的热动力的调查结果而进行选择。 一个典型后部盒大约35mm深。然而，标准电源 线板典型地至少深40mm。所述电源插座板因此被重新设计以固定于一个标准墙盒中。尤 其，所述组件不能固定于单个板中。本文将会描述，采用一个多层板系统。这不仅使得所述 组件可固定于一个标准后部盒中，而且也有助于线缆和热耗散管理。 对内部设计来说有三层。下面从一个基础层开始。在一个传统插线板中，有一组 联合火线、零线和地线连接于一个电路中的条(bar)。当插座在适当的位置构成墙盒的中 部，布线连接器被放置于所述插座的中部。 在本实施例中，所述基础层被改变了 。这是为了防止电源线、电子器件和冷却结构 相互干扰。图14示出了基础层400的布线。在板的顶部和底部提供连接(以允许在墙盒 的顶部和底部的电源线连接)。板100包括火线连接器402，地线连接器404和零线连接器 406。六个条连接电源线于电源插座。条408和410用于连接火线，条412和414以连接地 线，条416和418用于连接零线。 由此可见，采用了入口点(entry points)以使得插座中有两个入口点。 一入口点 来自顶部，一入口点来自底部。如此，插座空间的中部可为电子器件和覆盖物保留。
下一层为板层。图15和16示出了电线板怎样固定于插座之顶和两者之间怎样相 互作用。板100包括一个主板420.所述主板包括电源线处理器70和主处理器150。子板 422包括以太网转换，WiFi424，蓝牙等。子板的运用允许了在未来插线板中的方便更换。
15
图15的底部示出了一个为片盒系统支持PCMCIA总线的以太网插座的物理板426。 此板用于控制所述片盒的装置。图15的右边示出了提升板(子板)422。所述子板422为 蓝牙、RFID和WiFi处理器支持所有网络驱动器组件以及各种板组件。所述板也用于提升 高度和支撑所述主板。所述主板420轮流支持大部分其他组件。这是电源线处理器70、主 处理器150、R0M，RAM(与其他未示出的共享)以及其他各种组件。所述主板420有二边，并 且所述组件被设置以使得更高的天际线(skyline)被设置于面对板100前面，运转于更高 温度的组件被设置于面对墙壁的一边以通过冷却出口(未示出)帮助其冷却。
上述安排的一个优点在于电子电路可被设置于一个板之中，而不用弄脏电源线。 并且，通过将电源线放置于朝向墙盒的顶部和底部，冷却是半自动的(aided)。并且，后部盒 的所述"天际线"保持在一个最小值。图15示出了天线428。所述天线428被铸模于电源 插座板100塑料前置之中。这有三个优点
1.相当有助于接收； 2.停止不雅观的天线伸出装置的前置；以及
3.限制组件会遭受的串扰数量。 电源插线板的数据处理组件，和其他组件一样，在使用中会产生热量。这种热量必 须被耗散。当电源插线板安装在一个"后部盒"中，数据处理器可连接于所述"后部盒"以 允许热量通过"后部盒"耗散。图17和18示出了这样的实施例。 图17示出了电源插座板100的后视图。图18示出了电源插座板100的顶视图。 所述电源插座板100包括一个组件盒500。所述组件盒500容纳上述如图7所示的电子电 路。火线连接器402，地线连接器404和零线连接器406用于形成与环状电源线22的外部 连接。在一个典型后部盒(未示出)中所述电源线通过所述后部盒的一个空洞中是可见的。 所述电源插座板也包括数据端口插座洞部502， 504，容纳所述数据端口 。
所述组件盒500的大小被设置为使得，当其适合于一个墙体安装的后部盒时，所 述组件盒500的后表面与所述后部盒的后表面被分隔开。典型地，所述组件盒500的后部 被设置为与所述后部盒的后部相隔5mm 20mm。 一个热导线506被放置于一个相应于主处 理器150或电源线处理器70的位置。更好地，组件盒500包括一个在主处理器150或电源 线处理器70和所述组件盒500后面之间的热连接。例如，包括所述处理器的PCB板可被直 接附加于所述组件盒500之后。 热导线506可以为一个热传导弹簧的形式。所述弹簧足够深以使得当电源插座板 被充分插入后部盒时，所述弹簧能够和所述后部盒相接触。热导线506、后部盒和围绕所述 后部盒的干燥墙壁的组合因此充当了一个热量池。这能够防止电路的过热。
大于一个的热导线可被附于组件盒500之上。 在上述描述中，应当理解，"数据端口 "可包括一个标准电话插座、数据端口或任何 非电源插座。 应当理解，虽然一些数据端口并未被描述为固定模块，而且其中一些被描述为基 于模块的片盒，数据端口可以任一种形式提供。 虽然上述描述涉及一个包括数据端口以允许数据信号在一个电源线中的传输的 电源插座板，进一步地，或可选地，包括一个音频端口以允许音频信号在一个电源线中的传 输。
1权利要求
一种适合电源插座盒的电源插座板，包括至少一个电源插座，用于容纳一个电子设备的插头，并包括用于将所述电源插座连接到一个电源线的连接元件；至少一个用于发送和/或接收信号的端口，所述至少一个端口连接到一个电连接到所述电源线的第一处理器，所述处理器用于在所述至少一个端口和所述电源线之间传递信号，以向所述电源线发送所述信号和/或从所述电源线接收所述信号。
2. 根据权利要求1所述的电源插座板，其特征在于，该第一处理器包括一个电源线接 口和一个端口接口 ，该电源线接口从该电源线弓I出 一个信号，和/或向该电源线上载一个 信号，该电源线接口还将引出的信号转发给所述端口接口 ，以便将该信号发送到所述端口 ， 在该端口处接收到一个信号后，所述端口将该信号发送到所述电源线接口 ，以便上传到所 述电源线。
3. 根据权利要求2所述的电源插座板，其特征在于，所述第一处理器还包括一个连接 在所述电源线接口和端口接口之间的信号放大器，用于在该电源线上传输信号之前对其进 行放大，和/或，在由该电源线接口接收到一个信号后，在将接收到的信号发送到所述端口 接口之前对其进行放大。
4. 根据权利要求2或3所述的电源插座板，其特征在于，所述第一处理器还包括一个信 号转换器，用于在将由所述电源线接口引出的信号发送到该端口接口之前，先将其从模拟 信号转换为数字信号，或者从数字信号转换为模拟信号，该信号转换器还用于在将由所述 端口接口接收到的信号发送到所述电源线接口以便上传至电源线之前，先将其从模拟信号 转换为数字信号，或者从数字信号转换为模拟信号。
5. 根据前述各项权利要求中的任一项所述的电源插座板，其特征在于，所述信号为数 据信号，所述端口为数据端口 ，所述第一处理器为数据处理器。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的电源插座板，其特征在于，所述信号为音频信 号，所述端口为音频端口 ，所述第一处理器为音频处理器。
7. 根据权利要求5所述的电源插座板，其特征在于，所述至少一个数据端口包括一个 插座，用于容纳一个数据电缆的插头。
8. 根据权利要求7所述的电源插座板，其特征在于，所述插头包括一个RJ45类插头。
9. 根据权利要求7或8所述的电源插座板，其特征在于，所述插头包括一个USB类型插头。
10. 根据权利要求6所述的电源插座板，其特征在于，至少一个音频端口包括一个插 座，用于容纳一个音频电缆的插头。
11. 根据权利要求10所述的电源插座板，其特征在于，所述插头包括RCA音频、光学或 RCA SPDIF数字类型连接器输入或输出。
12. 根据前述各项权利要求中的任一项所述的电源插座板，其特征在于，所述电源线包 括环形电路。
13. 根据权利要求12所述的电源插座板，其特征在于，所述环形电路包括家庭环形电路。
14. 根据前述各项权利要求中任一项所述的电源插座板，其特征在于，所述至少一个端 口包括一个装置，其用于向一个网络设备以无线方式发送信号，并从该网络设备以无线方 式接收信号，或者，用于连接到一个发送/接收装置。
15. 根据前述各项权利要求中任一项所述的电源插座板，其特征在于，所述数据端口位 于所述电源插座板的前表面。
16. 根据前述各项权利要求中任一项所述的电源插座板，其特征在于，还包括一个轨 道，所述轨道嵌入在所述板中，其中铺设一个全向天线组。
17. 根据前述各项权利要求中任一项所述的电源插座板，其特征在于，所述板还包括一 个数据连接信息显示器。
18. 根据前述各项权利要求中任一项所述的电源插座板，其特征在于，该板还包括一个 导热体，用于将所述板的部件产生的热量从所述板传导至一个所述的电源插座盒。
19. 根据前述各项权利要求中任一项所述的电源插座板，其特征在于，还包括存储了一 个操作系统的存储器。
20. 根据权利要求19所述的电源插座板，其特征在于，所述操作系统用于控制所述电 源插座板的运作。
21. 根据权利要求20所述的电源插座板，其特征在于，还包括一个第二处理器，用于执 行所述操作系统的指令。
22. 根据权利要求19至21中任一项所述的电源插座板，其特征在于，所述操作系统包 括一个外部接口，以实现对所述电源插座板的遥控。
23. 根据权利要求22所述的电源插座板，其特征在于，所述外部接口是一个XML接口 。
24. 根据前述任一权利要求所述的电源插座板，其特征在于，所述板用于提供网络控制。
25. 根据权利要求24所述的电源插座板，其特征在于，所述电源插座板用于提供传输 层网络控制。
26. 根据前述任一权利要求所述的电源插座板，其特征在于，包括一个开关，所述开关 在第一状态允许电流从所述电源线流到所述至少一个电源插座，并且，所述开关在第二状 态阻止电流从所述电源线流向所述至少一个电源插座。
27. 根据权利要求26所述的电源插座板，其特征在于，还包括一个开关控制器，用于允 许所述开关被遥控。
28. 根据权利要求28所述的电源插座板，其特征在于，所述开关为摇杆开关，所述开关 控制器为致动器。
29. 根据前述任一权利要求所述的电源插座板，其特征在于，所述板的背部还包括一个 数据端口 ，用于接受来自所述电源插座盒的网络电缆连接。
30. 根据前述任一权利要求所述的电源插座板，其特征在于，还包括一个背部片盒插 座，位于所述板的背部，所述背部片盒插座用于容纳一个片盒，所述片盒具有至少一个用于 发送和/或接收信号的端口。
31. 根据前述任一权利要求所述的电源插座板，其特征在于，所述连接元件朝向所述板 的外围。
32. 根据前述任一权利要求所述的电源插座板，其特征在于，还包括一个主板和一个子 版，所述处理器位于所述主板上，所述子版上有至少一个数据端口接口 。
33. 根据权利要求32所述的电源插座板，其特征在于，所述主板有两侧，其中天际线元 件设置在第一侧，朝向所述板的前部，在使用时最热的元件设置在第二侧，朝向所述板的背部。
34. 根据权利要求33所述的电源插座板，其特征在于，所述电源插座板包括电源条，从而为所述主板提供空间。
35. —种适用于电源插座盒的电源插座板，包括至少一个电源插座，其用于容纳一个电子设备的插头，并包括用于将所述电源插座电连接到电源线的连接元件；一个用于容纳片盒的片盒插座，所述片盒具有至少一个用于发送和/或接收信号的端口 ，其中所述板还包括一个电连接到所述片盒插座和所述电源线的处理器，用于在一个片盒位于该片盒插座中时，在所述至少一个端口和所述电源线之间传递信号从而将所述信号发送到所述电源线或从所述电源线处接收所述信号。
36. 根据权利要求35所述的电源插座板，其特征在于，所述片盒不是电源插座。
37. 根据权利要求35所述的电源插座板，其特征在于，所述处理器使用一个PCMCIA接口连接到所述片盒。
38. —种用于插入到权利要求35所述的电源插座板中的片盒，所述片盒具有至少一个用于发送和/或接收信号的端口 。
39. —种网络，包括多个网络设备，每个网络设备连接到多个根据任一前述权利要求的电源插座板中的一个，其中，所述各个电源插座板用于提供电源出口，并提供所述网路设备之间的信号传输，所述信号传输通过经由所述电源插座板的端口来向电源线上传信号或从所述电源线下载信号来实现。
40. 根据权利要求39所述的网络，其特征在于，多个所述板包括蓝牙数据端口 ，所述板用于形成一个个人区域网络。
41. 根据权利要求39所述的网络，其特征在于，至少一个所述板包括RFID数据端口 ，所述板用于使一个RFID标签的位置可以被确定。
42. 根据权利要求39所述的网络，其特征在于，RFID标签位置通过三角定位来确定。
43. 根据权利要求42所述的网络，其特征在于，所述标签位置由一个远程设备来确定。
44. 根据权利要求39所述的网络，其特征在于，每个所述板包括一个用于控制所述网络的操作系统。
45. —个基本如上所述的电源插座板，参照以下附图或如以下附图所示图1至图18。
46. —种基本如上所述的网络，参照以下附图或如以下附图所示图3、4、5或9。
47. —种基本如上所述的片盒，参照以下附图或如以下附图所示图6至图18。
全文摘要
一种适合电源插座盒的电源插座板，包括至少一个电源插座，用于容纳一个电子设备的插头，并包括用于将所述电源插座连接到一个电源线的连接元件；至少一个用于发送和/或接收信号的端口，所述至少一个端口连接到一个电连接到所述电源线的处理器，所述处理器用于在所述至少一个端口和所述电源线之间传递信号，以向所述电源线发送所述信号和/或从所述电源线接收所述信号。
文档编号H01R13/719GK101755390SQ200880024079
公开日2010年6月23日 申请日期2008年7月11日 优先权日2007年7月11日
发明者安德鲁·德拉梅尔 申请人:恩-特维恩有限公司