专利名称：用于以太网供电网络的插接线缆的连接单元的制作方法
用于以太网供电网络的插接线缆的连接单元在局域网中、尤其是在以太网供电(PoE)网络中，经由结构化的线缆系统一专 业领域也已知为插接线缆(Patchkabel)——向并且从所连接的终端设备传输数据尤其是 数据分组。此外，由局域网提供用于运行终端设备的能量。按照以太网供电的网络例如在 IEEE-标准802. 3af中定义，以及适合其的线缆系统例如在ISO标准11801或者EN50173中 定义。用于局域网的插接线缆或者连接线缆将局域网的、尤其是以太网供电网络的接入点 与设置在终端设备中的连接单元连接，所述连接单元用于使所述网络在物理上适配于所述 终端设备以及用于数据和所提供的能量的双向传输。借助于所提供的能量，在以太网供电时的低电压源，可以为分离的终端设备例如 VoIP电话(互联网协议语音)、WLAB (无线局域网)接入点，WEB照相机或者安全装置提供能 量，也就是说，所述终端设备可以在无额外的能量供应或者电压源下在网络上运行。引入这 种网络的前提是，所述终端设备能够持续运行并且因此能够持续地由网络提供能量。本发明所基于的任务在于，降低为其终端设备提供能量的网络的能耗。本任务通 过权利要求1、11到13和16的特征解决。本发明的基本方面在于，连接单元被构造用于从所提供的能量中产生连接单元用 的电能，并且具有用于中断为终端设备所提供的电能的开关元件，其中开关元件通过所述 网络控制。本发明的主要优点在于，经由所述网络借助于开关元件例如可以根据终端设备用 户的存在或者停留地来中断所述终端设备的能量供应。因为较长时间段内例如在夜间或者 终端设备较长时间的缺席期间，到终端设备的能量供应的中断可以被控制，因此可以大大 降低终端设备或者为终端设备提供能量的网络的能耗。根据本发明，所述网络被构造为以太网供电、尤其是依照IEEE-标准802. 3af。有 利的是，连接单元包含开关元件在插接线缆的两个插塞连接器之一或者在插接线缆中实 现。通过连接单元(在专业领域称作“网卡”)包含开关元件的集成，能够十分经济地实现本 发明。在根据本发明的集成情况下，终端设备可以很大程度上不变地被继续使用。为了通过所分配的管理系统控制开关元件，优选地为连接单元或者开关元件分配 网络地址。因为在网络中互联网协议越来越多地被使用，所以网络地址优选地通过互联网 地址表示。网络地址被插入到由管理系统构造的指令中，所述指令经由网络被传输到连接 单元并且其包含用于控制开关元件的信息。有利的是，所述开关元件可以取决于时间和/或取决于用户在所分配的终端设备 范围旁或内的存在和/或取决于地点和/或取决于安全性地被控制。对于取决于时间的控 制，例如在管理系统中设置日时间控制和/或星期控制。针对取决于存在的或者取决于地 点的控制，可以设置接入系统或者RFID系统或者GPS系统或者无线定位系统，其中为了控 制开关元件，用户的存在(Anwesenheit)和地点被用信号通知给管理系统。有利的是，在中断为终端设备提供能量时，连接单元被控制到能耗降低的状态下。 由此可以进一步降低能耗。从其它权利要求中可以得出本发明其它有利的扩展方案或者根据本发明的连接单元以及插接线缆、管理系统和通信设备的构造。 接下来按照第二图示图进一步阐述本发明和其扩展方案。
图1以结构图示出一个网络，其中实现了根据本发明的连接单元，并且 图2以框图示出连接单元的实现。图1示出以太网供电交换机PoE-S，示例性地与其连接有连接线缆AK。连接线缆 AK在专业领域已知为插接线缆PK并且此外也称作插接线缆PK，在图1中通过符号AK(PK) 表示。插接线缆PK可以与不同的终端设备T连接。可连接的终端设备T例如是IP电话 IP-T、IP相机IP-K或者用于无线局域网络的可无线连接的终端设备的接入点AP，图1中所 述连接通过箭头表示。以太网供电交换机PoE-S表示了以太网E或者局域网LAN中的交换单元，借助于 其以太网网段被连接并且在连接到以太网E或者以太网网段的终端设备T之间的通信关系 或者被用信号通知或传送给其它网络的终端设备T，在图中通过符号PoE-S (E)表示。所述 传送主要在第2层或者在安全层基于硬件相关的MAC (媒体接入控制)_地址进行。现代的 以太网供电交换机PoE-S拥有第3层——监视和控制局域网的功能以及在局域网中的管理 功能。此外，以太网供电交换机PoE-S配有电流源SV，采用其为所连接的终端设备T提供 电能E。从以太网供电交换机PoE-S到终端设备T的能量供应或者电压供应经由插接线缆 PK进行，在图1中通过虚线的、用E标记的箭头表示。连接到以太网供电交换机PoE-S的终 端设备T的能量供应或者电压供应有利地根据IEEE-标准802. 3af实现。插接线缆PK在 两侧设置有标准化的插塞连接器RJ-42，其中能量供应通过为其设置的连接元件或插塞连 接器RJ-45的插入点进行。从以太网供电交换机PoE-S到终端T以及与之相反方向传输的 数据或者信息通过插塞连接器RJ-45的其它连接元件来传输。用于传输数据或者数据分组 的插接线缆PK和经由插接线缆的能量供应有利地被构造成按照ISO标准11801或EN50173 的结构化的布线系统。根据ITU-标准803. 2af，所参与的设备被划分为能量供应设备(电源供应设备， PSE)和能量消耗设备(耗能设备，PD)。电源电压是48V，在持续运行中最大的电流是350mA。 为了传输能量，通常应用以太网线缆或者插接线缆PK的空闲端子或者线路。假如这不可 能，也可以使用插接线缆PK的引导信号的端子或者线路。经由信号线路的能量传输在 IOBaseT (10Mbit/s)以太网情况下和在100BaseTX (100Mbit/s)情况下下不对所传输的信 号产生干扰地起作用。在lOOOBaseT的情况下，所有8个端子或者线路被占用，也就是说， 能量在这与信号一起传输。以太网供电交换机PoE-S与局域网LAN连接，所述局域网在实施例中为以太网E， 在图中通过符号LAN (E)表示。以太网E中，优选地，将互联网协议或者语音传输的情况下 将VoIP协议(互联网协议语音)设置为上一级的信令协议。与以太网供电交换机PoE-S连接的是LDAP服务器L_S，采用此服务器实现标准化 的轻量级目录访问协议(LDAP)。在RFC 4511当前版本中标准化的协议LDAP基于客户端 /服务器结构，也就是说，为了与LAPD服务器L-S的通信，客户端C (通常通过个人计算机 系统实现)被连接到局域网LAN。在LDAP服务器L-S中，实现目录，其可以通过客户端C被 管理和查询。由此，尤其是局域网LAN和终端设备T中的管理功能可查询和可控制。
为了连接到局域网LAN的终端设备T和服务器S的认证，认证服务器P-S被连接 到局域网LAN。借助于认证服务器P-S，用户如终端T或者局域网LAN的其它部件通过证书 被认证，为此目的在认证服务器P-S中提供了官方的密钥——所谓的公共密钥。在实施例中，RADIUS服务器R-S(远程认证拨入用户服务)被连接到局域网LAN上。 RADIUS服务器R-S是中央认证服务器，所有远程接入业务(RAS)、也就是说所有拨入局域网 LAN的终端都在此被识别。RADIUS服务器R-S为RAS业务进行认证，也就是说，对用户名和 口令字进行验证。此外，为当前连接提供参数。此外，SNMP服务器SN-S被连接到局域网LAN，借助于其实现简单网络管理协议 SNMP。由IETF标准化的SNMP协议被设置用于监视和控制中央站或者SNMP服务器SN-S的 网络部件例如交换机、服务器、计算机等等。此协议描述了数据分组结构以及详细的用于监 视网络部件、远程控制和远程配置网络部件以及误差识别和误差通知的通信流程。本发明的基本方面在于，在插接线缆PK中集成用于连接到以太网供电交换机 PoE-S的连接单元AE，在所述以太网供电交换机中布置了用于中断对终端设备T的能量供 应SV的开关元件SE，在图1中通过带有标号AE的虚框表示。所述开关元件SE经由连接单 元AE和以太网供电交换机PoE-S，通过局域网LAN中的中央管理系统MS来控制或者管理。 主要通过软件实现的管理系统MS例如在LDAP服务器L-S中与客户端C 一起或者单独与用 于控制或者管理连接单元AE中的开关元件SE的数据库DB —起被布置在局域网中。针对 该实施例假定，管理系统MS单独通过管理服务器MS实现。为了控制或者管理连接单元AE中的开关元件SE，为每条插接线缆PK或者每个连 接单元AE分配一个互联网地址ia。借助于互联网地址ai每个开关元件SE可以被有针对 性地控制并且能量供应EV可以有针对性地被切换到终端设备T或者被中断。对开关元件SE的控制或者管理可以根据不同的标准执行。第一种可能性在于，取 决于时间或者取决于日时间地控制开关元件SE。例如可以在夜间或者周末通过在所分配的 局域网LAN中的管理系统MS控制开关元件SE，使得中断到所连接的终端设备T的电能E的 供应。由此可以大大降低能耗。时间控制例如作为日时间(Tageszeit)/星期控制TW被集 成到各个终端设备T的管理系统MS中或者可以通过外部的时间控制ZS来提供，在图1中 通过标有ZS的箭头表示。另一种可能性在于，根据用户在终端设备T的存在或者其停留地控制开关元件 SE。例如可以通过已有的或者将来的定位技术如RFID技术或者GPS系统或者用于安全领 域的或者到企业的接入系统来确定终端设备T例如电话机的用户是否在其终端设备T附 近或者在其终端设备T区域内停留，并且在其存在的情况下根据本发明将能量供应SV切换 到终端设备T上并且在确定其缺席的情况下中断到其终端设备T的能量供应SV。由此还可 以进一步降低能耗，因为仅仅在终端设备T的用户当前存在的情况下才为其所分配的终端 设备T提供能量。本发明的扩展方案不仅针对企业领域而且在家庭中对所使用的终端设备 T是有利的。定位系统如RFID (射频识别)或者GPS系统(全球定位系统)可以被设置在终端设 备τ的用户处的终端设备T附近并且经由有线或者无线的局域网LAN与管理系统通信，在 图1中通过标有RFID、GPS的箭头表示。为了经由分布式局域网LAN和其网络部件传输控制信息，尤其可设置安全机制，其例如通过PKI-基础设施实现。PKI结构基于带有两个密钥(即公开的或者说公共的密钥 和私有的或者说私人的密钥)的加密方法。对消息的加密通过公开的密钥结合数学算法进 行并且解密通过只有接收者认识的机密的私人密钥进行。图2以框图示出连接单元AE的结构。除了包含本发明特有的功能，连接单元AE 包含专业领域熟知的网卡功能，也就是说，物理连接技术和与以太网供电交换机PoE-S或 者局域网LAN或者以太网E的连接的程序上的特性。针对该实施例假设连接单元AE在插接线缆PK的插塞连接器RJ45旁或者在其内 实现，插接线缆KB借助此插塞连接器被连接到以太网供电交换机PoE-S。可替选地，在到终 端设备T或者插接线缆PK的插塞连接器RT45中或者旁的构造、或者作为被集成到插接线 缆PK的线路中的独立的单元也是可能的，见图1。连接单元AE具有一个中央控制器ZST，其与以太网控制器EST连接。在此，以太 网控制器对以太网协议进行按照协议的控制，其中以太网E例如按照IEEE标准802. 3配有 CSMA-CD访问方法(带冲突检测的载波监听多路访问)。中央控制器例如带微小能耗的微控 制器尤其在对连接单元AE的监视和误差识别以及管理方面进行所有其它控制。 以太网控制器EST与以太网集线器EH连接，两个以太网连接模块AME与此集线器 连接。为了定向(richten)到插接线缆PK或者终端设备T的连接模块AME的耦合，以太网 集线器EH设有定向到以太网供电交换机的连接模块AME，其中以太网集线器EH通过以太网 控制器EST被控制。借助于连接模块AME，内部接口在物理上与以太网E适配。为了连接到以太网供电交换机PoE-S和连接到插接线缆PK或者传统插接线缆的 线路，分别设置标准化的插塞连接器RJ45，其中由连接模块AME提供的以太网接口被引导 到标准化插塞连接器RJ45的所设置的插入点1，2，3和6上。在该实施例中，两个被设置用于传输电能E的插塞连接器RJ45的插入点4，5，7和 8分别与开关元件SE连接，借助于此开关元件，能量E的传输可以被切换到插接线缆PK或 者终端设备T，也就是说可以被中断或者接通。开关元件SE与中央控制器ZST连接，开关元 件SE通过中央控制器控制或者管理，其中中央控制器ZST经由以太网E或者局域网LAN获 得通过相应的由管理系统MS传递的面向通知的关于控制开关元件SE的指令aw，在图1和 2中所述指令aw通过标有aw的箭头表示。此外，另一开关元件SEW与线路L连接，所述开关元件被引导在定向于以太网供电 交换机PoE-S的插塞连接器RJ-45和开关元件SE之间。此外，另一开关元件SEW与能量控 制器PD连接，采用能量控制器可以根据开关位置对连接单元AE供应能量E或者不供应能量。借助于能量单元PE，使得由线路L传递的能量E或者电压的一部分与连接单元AE 所需要的电压匹配。在启动连接单元AE之后，开关元件SE位于开关位置“断开”，也就是 说，没有能量E被转发。与此相反，另一开关元件SEW在开关位置“闭关”，也就是说，能量E 可以被转发。由以太网供电交换机PoE-S以标准化的识别程序检验终端设备T是否适合 以太网供电，也就是说，所述终端设备T是否被构造用于被供应由以太网供电交换机PoE-S 所提供的能量E。在此情形下，能量控制器PD表示要以能量E供电的终端设备并且被如此 构造，使得所述终端设备在所述识别程序中如以能量E供电的终端设备一样表现。因此，由 以太网供电交换机PoE-S向连接单元AE或者经由另一开关元件SEW向能量控制器PD传输能量E，借助于它们，连接单元AE的部件被供应能量或者电压。通过被引导在定向于插接线缆PK或者终端设备T的插塞连接器RJ-45和开关元 件SE之间的线路L，传感器线路SL被切换到中央控制器ZST。利用在中央控制器ZST中实 现的模拟数字转换器和合适的程序，经由传感器线路SL确定终端设备T是否连接到连接 单元AE，其中通过在线路L之间的电阻测量确定是否经由插接线缆PK连接有终端设备T。 假如连接有终端设备T，那么通过开关元件SE连接了从一个插塞连接器RJ-45到相对的插 塞连接器RJ-45的线路L，由此从以太网供电交换机PoE-S传输的能量E经由插接线缆PK 向终端设备T转发。在连接线路L之后，通过另一开关元件SEW将在线路L和能量控制器PD之间的连 接分离，其中在这种情形下，能量存储器ES对连接单元AE进行能量E的供应。能量存储器 ES例如通过带有大容量的存储电容器或者其它存储电能的存储器实现。随着到能量控制器 PD的能量输入的中断，经由带终端设备T的插接线缆PK实施标准化的识别程序，其中经由 传感器线路SL，中央控制器ZST观察线路L上的电平变化曲线。在通过中央控制器ZST识 别了识别程序的结束之后，另一开关元件SEW被控制到开关位置“闭合”，由此能量E被导向 能量控制器PD并且连接单元AE被供应能量。在将指令aw从管理系统MS向中央控制器ZST传输(附有中断到终端设备T的能 量输入的指示)之后，开关元件SE被控制到开关位置“断开”并且因此能量输入被中断。在 这种状态下，连接单元AE经由能量控制器PD被供应能量E，其中连接单元AE消耗很少能 量。为继续降低能耗，连接单元AE被控制到节能模式。由此可以进一步大大降低能耗。借助于本发明，可以中断对与为终端设备T提供能量供应SV的网络相连接的终端 设备T的电能输入，以便降低能耗。所述中断通过网络LAN中的管理系统MS取决于时间(例 如夜间或者周末)、或者存在和取决于地点(例如通过定位系统如接入系统、RFID系统或者 GPS系统)被地控制。可替选地，连接单元AE可以经由能量存储器ES以节能模式被供应能 量，其中连接单元AE借助于其它开关元件SEW通过指令aw通过能量控制器PD或者以太网 供电交换机PoE-S又被供应能量。
权利要求
1.用于连接终端设备(T)与为所连接的终端设备(T)提供电能(E)的网络(LAN)的连 接单元，-被配置用于从被提供的能量(E)中产生连接单元(AE)用的电能(E)，并且 -具有用于中断为终端设备(T)所提供的电能的开关元件(SE)，其中所述开关元件 (SE)经由所述局域网(LAN)被控制。
2.按照权利要求1的连接单元，其特征在于，所述网络(LAN)被构造为以太网供电。
3.按照权利要求2的连接单元，其特征在于，所述以太网供电按照IEEE-标准802.3af 被构造。
4.按照权利要求1到3之一的连接单元，其特征在于，包含所述开关元件(SE)的所述 连接单元(AE)-在插接线缆(PK)的两个插塞连接器(RJ45)之一处 -或者在插接线缆(PK)中 被实现。
5.按照权利要求1到4之一的连接单元，其特征在于，所述开关元件(SE)和/或连接 单元(AE)被分配有网络地址(ia)，并且所述开关元件(SE)借助于所分配的网址(ai)被网 络(LAN)的至少一个管理系统(MS)控制。
6.按照权利要求5的连接单元，被构造用于从管理系统(MS)接收通过网络地址(ai) 寻址的指令(aw)并且用于根据所述指令(aw)控制所述开关元件(SE)。
7.按照权利要求1到6之一的连接单元，被构成为使得 所述开关元件(SE)经由网络(LAN)-取决于时间和/或-取决于用户在被分配的终端设备(T)范围内或旁的存在和/或、和/或 -取决于安全性 地被控制。
8.按照权利要求7的连接单元，被构造为使得为了取决于时间的控制，在管理系统(MS)内设置日时间控制和/或星期控制。
9.按照权利要求7的连接单元，被构造为使得为了取决于存在的或者取决于地点的控制，设置接入系统或者RFID系统RFID或者GPS 系统GPS或者无线定位系统，其中为了控制开关元件(SE)，用户的存在和/或地点被用信号 通知给管理系统(MS)。
10.按照前面所述的权利要求之一的连接单元，被构造为使得在中断供应终端设备(T)用的能量(E)时，所述连接单元(AE)被控制到能耗降低的状 态下。
11.按照前面所述的权利要求之一的连接单元，具有-用于监视和控制所述连接单元(AE)的中央控制器(ZST) -与所述中央控制器(ZST)连接的用于控制以太网协议的以太网控制器(EST)， -由中央控制器(ZST)控制的用于中断能量供应的开关元件(SE)，所述能量供应从 所述连接单元的一个插塞连接器(RJ45)切换到所述连接单元(AE)的另一个插塞连接器 (RJ45)，-两个经由以太网集线器(EH)与中央控制器(ZST)连接的连接模块(AME)，用于在一 个插塞连接器(RJ45)和另一个插塞连接器(RJ45)处与所述以太网(E)适配，-用于使经由插塞连接器(RJ45)和开关元件(SE)传输的电能(E)的电压与所述连接 单元(AE)所需电压适配的能量控制器(PE)和-用于在通过开关元件(SE)中断能量供应时对所述连接单元(AE)进行能量供应的能 量存储器(E)。
12.带有连接单元(AE)的插接线缆，所述连接单元(AE)带有 -用于监视和控制连接单元(AE)的中央控制器(ZST)-与所述中央控制器(ZST)连接的用于控制以太网协议的以太网控制器(EST)， -由中央控制器(ZST)控制的用于中断能量供应的开关元件(SE)，所述能量供应从所 述连接单元的一个插塞连接器(RJ45)切换到另一个插塞连接器(RJ45)，-具有两个经由以太网集线器(EH)与中央控制器(ZST)连接的连接模块(AME)，用于 在所述一个插塞连接器(RJ45)和所述另一个插塞连接器(RJ45)处与以太网(E)进行适配， -用于使经由插塞连接器(RJ45)和开关元件(SE)传输的电能(E)的电压与所述连接 单元(AE)所需电压适配的能量控制器(PE)和-具有用于在通过开关元件(SE)中断能量供应时对所述连接单元(AE)进行能量供应 的能量存储器(E)。
13.用于至少一个被分配的局域网(LAN)的管理系统，其用于控制连接单元(AE)，所 述连接单元用于连接终端设备(T)和局域网(LAN)，所述局域网为所连接的终端设备(T)提 供电能(E)，其中所述连接单元(AE)分别具有用于中断终端设备(T)用的电能(E)供应的开 关元件(SE)，所述管理系统具有-具有连接单元(AE)和/或其开关元件(SE)的地址(ai)的数据库 -用于构成和经由局域网(LAN)有针对性地向连接单元(AE)传输用于控制所述开关 元件(SE)的指令(aw)的控制器(ZST)，其中所述指令(aw)能够取决于时间和/或取决于用 户地点在所分配的终端设备(T)范围旁或内的存在或取决于安全性地被构成。
14.按照权利要求13的管理系统，被构造为具有日时间控制和/或星期控制，用于对 开关元件(SE)进行取决于时间的控制。
15.按照权利要求13或者14的管理系统，被构造为具有网络控制-用于与确定存在和/或地点的设备(RFID，GPS)通信，借助于所述确定存在和/或地 点的设备来确定用户在被分配的终端设备(T)区域旁或者内的存在或者地点，并且用信号 通知给管理系统(MS)，并且-用于与安全装置通信，所述安全装置用于对终端设备(T)及其用户进行安全技术检验。
16.通信装置-带有用于连接终端设备(T)和网络(LAN)的连接单元(AE)，所述连接单元为所连接 的终端设备(T)提供电能(E)，并且用于从所提供的能量(E)中产生所述连接单元(AE)用的 电能(E)-带有在所述连接单元(AE)中的开关元件(SE)，所述开关元件(SE)用于中断为终端 设备(T)所提供的电能(E)，并且-带有在所述网络(LAN)中的管理系统，用于经由网络(LAN)对开关元件(SE)进行取 决于时间和/或取决于存在和/或取决于安全性的控制。
全文摘要
连接单元被设置用于连接终端设备(T)与网络(LAN)，所述连接单元为所连接的终端设备(T)提供电能(E)。连接单元(AE)被配置用于从被提供的能量(E)中产生连接单元(AE)用的电能，并且具有用于中断终端设备(T)的电能供应的开关元件(SE)，其中开关元件(SE)通过网络(LAN)控制。有利的是，经由网络(LAN)，借助于开关元件(SE)，终端(T)的能量供应能够例如根据终端设备(T)用户的存在或者停留地中断或者接通。因为到终端设备能量供应的中断在较长时间间隔内例如在夜间可以被中断，所以终端设备(T)或者为终端设备(T)提供电能(E)的网络(LAN)的能耗可以被大大降低。
文档编号H04L12/10GK102113269SQ200980129705
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月29日 优先权日2008年7月30日
发明者博尔歇斯 A. 申请人:西门子企业通讯有限责任两合公司