用于插入式计算装置的墙壁安装的外壳的制作方法

专利名称：用于插入式计算装置的墙壁安装的外壳的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及模块化墙壁安装或地板安装计算装置，其在其它功能方面代替标准桌面PC并使计算机用户能够访问和使用本地及
远程应用程序。更具体地，本发明涉及内建或连同LAN和电源插座建立的瘦客户机型计算装置，其一侧连接到建筑LAN系统基础设施或现有的电力线网络，另一侧连接到用户相互作用或外围设备。
背景技术：
目前，桌面个人计算机(PC)对于许多专业人员是必需的工作工具。桌面PC能存取信息并提高生产率，但也存在许多内在问题。这些问题包括高成本、低可靠性问题、较差的信息和物理安全性、高功耗及产生热量、噪声、电磁辐射、消耗空间及较差的中央管理。对于这些及其它原因，许多组织正寻求桌面PC之外的更经济的选择。
近些年，痩客户机计算装置成为盛行的、桌面PC之外的选择。
由于瘦客户机基于远程处理和远程管理的概念建立，因而运行这些设备需要非常少的本地维护和相互作用。瘦客户机一定程度上能够像PC那样运行本机应用程序。
典型的现有瘦客户机建立为桌面设备，其用电源线和局域网(LAN)线缆连接到墙壁基础设施并通过另外成缆连接到不同的桌面外围设备如显示器、键盘和鼠标。瘦客户机经LAN或通过宽域网(WAN)连接到远程服务器，应用程序在远程服务器上运行且数据保存在远程服务器上。这种类型的瘦客户机设备占用桌面空间并依赖于各种线缆连接。这种类型的瘦客户机设备的安装较复杂、耗时及麻烦，这是因为必需连接所有线缆。通常，所述设备还需要用另外的实线固定线缆和锁物理地固定到桌子上以防止调整和窃贼。目前，有一些简单的功能设计来安装在LAN或电源插座如网络开关和无线接入点内。本领域已知的另外的选择是将瘦客户机集成在显示装置内。在这种选择节省了视频线缆连接并减少桌面空间的同时，其也遭受将两个功能连在一起引起的内在维护问题。这种类型的集成导致维护复杂并增加解决方案成本。将这两个功能分开有利于运行灵活、维护容易及适当资产管理。
本领域已知的另一选择是将瘦客户机功能集成在键盘外壳内。这种安装节省一根线缆一键盘连接。由于键盘易受机械故障及液体损害，这种解决方案不合乎需要，因此这种组合引起的维护问题也是不可避免的。
本领域已知的另 一选择是将计算机/瘦客户机集成在触控板或鼠标内。这种方法也由于其技术和运行问题而不合乎需要，包括妨碍鼠标功能的过重和高温及需要连接许多线缆。
因此，需要克服这些问题并为简单的痩客户机计算装置提供组织和安装场所的计算装置，所述痩客户机计算装置具有最小连接的配线及占用最小的桌面空间。所述计算装置可容易地部署在现有或新的网络基础设施上，且仅要求最少和简单的安装。
通常，计算装置被构造为一个"母板"，必需或可选的板或组件使用连接器或线缆插在其上面。
题为"用于在数据线上同时传输数据和功率的功率传递装置"的
美国专利6， 710， 704 (Fisher等2004年3月23日)公开了足以供电远程网络设备的电源电流在传输线上与网络数据信号同时传输。
题为"由多个电子元件确定的模块化插座"的美国专利6， 547， 602(Price等2003年4月15日)公开了集成的模块化插座组件，其中一个或多个模块化插座或插口通过使两个或多个PC卡可操作连通而确定，如在便携计算机的卡槽空腔内。除了PC卡之外，不同的电子设备元件也可能已形成在其表面上，模块化插口部分使它们能操作上连接到类似装备的元件，从而还确定模块化连接器。
6题为"用于高速网络的、具有集成微波传输线的信号调节的RJ-45
模块化连接器"的美国专利5， 971， 813 (K認等1999年10月26日)公开了一种模块化连接器，其包括在正面接受RJ-45类型插口及在背面接受模制插件的绝缘外壳。所述模制插件包括信号调节电路，其在物理接口设备或编码器/解码器及到高速计算机网络的未屏蔽双扭线电缆之间提供适当的电耦合。
题为"在终端上显示窗口应用程序的方法和装置"的美国专利5,918,039 (Buswell等1999年6月29日)公开了能够与图形用户界面如窗口一起运行的视频显示终端，从而允许使用驻留在服务器上的通用应用程序，而无需自服务器传输应用程序数据之外的东西，且无需将键盘和鼠标信息从终端传输到服务器。此外，还公开了在通信链路上从主机更新终端运行特征的方法。
其它一般背景信息可在下述专利中找到
美国专利6，885，674 (Hunt等2005年4月26日)使用中压电源系统提供宽带通信的通信系统。
美国专利6， 888， 790 (Kilani， 2005年5月3日)用于基于OFDM的调制方案的帧同步技术。
美国专利6, 373， 377 (Sacca等2002年4月16日)用于电力线连网的具有数字数据耦合的电源。
美国专利6，074，086 (Yongein， 2000年6月13日)具有改进的开窗口的OFDM信号同歩。
美国专利6， 040， 759 (Sanderson, 2000年3月21日)使用高压电源系统提供宽带数据服务的通信系统。
题为"用于在数据线上同时传输数据和功率的功率传递装置"的美国专利申请20040174251 (Fisher， David A.等2004年9月9日)公开了在传输线上与网络数据信号同时传输足以供电远程网络设备的电流的方法。
瘦客户机概念的实施在2003年4月的题为"在IBM x系列服务器上实现视窗终端服务器及Citrix元帧"的IBM文档中描述。另外的信息可在下述文献中找到
2000年11月、哥伦比亚大学、网络计算实验室"瘦客户机计 算体系结构的比较"。
重要的工业相关标准的描述可在下述参考文献中找到
IEEE 802. 3af以太网供电标准
IEEE以太网上的高功率，提议的标准草稿
HomePlug 1. 0工业标准
IEEE 802. 3u快速以太网标准
ANSI NEMA-WD6-2002接线装置-尺寸说明书
ANSI/TIA/EIA-568商业建筑的电信成缆标准
ANSI/TIA/EIA-569商业建筑电信路径和空间
3Com Intellijack 开关NJ225产品小册子
技术论文-3Com NJ205 Intellijack 开关管理特征位置映
射

发明内容
需要为简单的瘦客户机计算装置提供组织和安装场所的计算装 置，所述瘦客户机计算装置具有最小连接的配线及占用最小甚或不占 用桌面空间。所述计算装置可容易地部署在现有或新的网络基础设施 上，且仅要求最少和简单的安装。
本发明总体上涉及墙壁安装或地板安装的计算装置，其代替标准 桌面PC并使计算机用户能够访问和使用本地及远程应用程序。更具 体地，本发明涉及内建或连同LAN或电源插座建立的瘦客户机型计算 装置，其一侧连接到建筑LAN系统基础设施或电力线网络，另一侧连 接到用户相互作用及外围设备。
本发明致力于提供邻近于或嵌入在LAN或电源插座内的、安装在 墙壁或地板上的有用计算装置，其背面通过以太网或电力线连接到建 筑LAN，正面通过线缆或无线连接到显示器、键盘、鼠标或其它外围 设备。在本发明的典型实施例中，给计算装置的功率通过LAN线缆供应。在本发明的另一典型实施例中，计算装置的LAN连通性在现有电 力线上提供。本发明的另一实施例使用包括集成的LAN或电源连接器 的、墙壁或地板安装的外壳部分。该共用外壳使能容易安装所述计算 装置模块及多个其它兼容的、可被插入所述同一外壳内的插入式装 置。
在一实施例中，提供了墙壁或地板安装的计算装置，所述计算装 置包括处理所需程序的处理器；用于永久保存随后由所述处理器处理 的程序和数据的非易失性存储器；用于暂时保存所述处理器需要的数 据的易失性存储器；用于从所述处理器、所述非易失性存储器或所述
易失性存储器控制的数据在连接的视频显示器上产生可见视频图象
的视频显示控制器；用于将所述装置连接到外部数据网络因而在外部 数据网络和装置之间接收和传输数据的网络接口装置；用于与多个外 部外围设备接口连接的装置，以使用户能通过与所述外围设备不同形 式的数据交换而与所述计算装置相互作用，所述外围设备如键盘和鼠 标或任何其它连接的装置，其中所述计算装置建立为安装在网络插座 内或机械上连到网络插座。
在本发明的另 一实施例中，提供了墙壁或地板安装的计算装置， 所述计算装置包括处理所需程序的处理器；用于永久保存随后由所 述处理器处理的程序和数据的非易失性存储器；用于暂时保存所述处 理器需要的数据的易失性存储器；用于从所述处理器、所述非易失性 存储器或所述易失性存储器控制的数据在连接的视频显示器上产生 可见视频图象的视频显示控制器；用于将所述计算装置通过基于光纤 的装置连接到外部数据网络因而在外部数据网络和计算装置之间接 收和传输数据的网络接口装置；用于与多个外部外围设备接口连接的 装置，以使用户能通过与所述外围设备不同形式的数据交换而与所述 计算装置相互作用，所述外围设备如键盘和鼠标或任何其它连接的装 置。
在本发明的另一实施例中，提供了用于插入式计算装置的外壳， 所述外壳包括盒，大小适于安装在标准墙壁切口内，其由导热材料制成，且固定到墙壁或地板；连接到LAN系统的电连接器，其构造成 与插入式计算装置配合；及连接到所述电连接器的非易失性位置存储 器，其将所述外壳的身份信息提供给LAN系统和插入式计算装置。所 述电连接器不仅可用于提供网络连通性，而且可用于使用以太网供电 在同一线路上提供功率，或者插入式计算装置可被连接到电系统及以 太网连通性可共享电力线。
在本发明的另一实施例中，提供了安全的数据系统，所述系统包 括位于受限入口区的服务器；连接到所述服务器及多个以太网线路 的LAN开关，其中至少一所述以太网线路连到用于插入式计算装置的 外壳，所述外壳包括盒，大小适于安装在标准墙壁切口内，其由导 热材料制成，且固定到墙壁或地板；连接到LAN系统的电连接器，其 构造成与插入式计算装置配合；及连接到所述电连接器的非易失性位 置存储器，其将所述外壳的身份信息提供给LAN系统和插入式计算装 置。
在本发明的另一实施例中，提供了墙壁或地板安装的LAN开关或 集线器，所述开关或集线器包括用于连接到墙壁LAN系统的配合连 接器；连接到配合连接器的LAN开关；连接到LAN开关或集线器的多 个LAN连接器，其中所述LAN开关或集线器构造为适于安装在网络插 座内或机械上连到网络插座。
在本发明的另一实施例中，在用于插入式计算装置的外壳内配置 非易失性位置存储器的方法包括步骤将编程及测试插件插入所述外 壳并编程非易失性位置存储器。
在另一实施例中，公开了分层的计算装置，包括包含至少三个 实质上平行的印刷电路板的导热框，其中第一印刷电路板层至少包
含处理器、存储器控制器、易失性存储器、非易失性存储器、及使其
与第二层对接的互连组件；第二印刷电路板层连接到第一和第三层并 至少包含I/O控制器、LAN收发器、电源和连接到第三层的互连装置；
及第三层印刷电路板连接到第二层并至少包含前面板连接器。和优点可从在此包含的附图及描述明显 看出。


本发明的示例性实施例在下面结合附图进行描述。相同的附图标 记用于指不同附图上的相同或相关特征。附图 一般非按比例绘制。
为了获得本发明的上述及其它优点和特征，上面简单描述的本发 明的更具体描述将通过结合其具体实施例进行，所述实施例在附图中 图示。应当理解，这些附图仅描绘本发明的典型实施例，因此不应被 视为限制本发明的范围，本发明将通过使用附图用另外的特性和细节 进行描述和阐释，其中
图1为本发明实施例的截面图，其示出墙壁或地板安装的插件-外壳安装具有基于以太网LAN的网络接口。
图la为本发明另一实施例的截面图，其示出了墙壁或地板安装 的插件-外壳安装导热装饰框及调整检测器选件。
图2为本发明实施例的截面图，其示出墙壁或地板安装的插件-外壳安装具有基于光纤的网络接口 。
图3为本发明实施例的截面图，其示出墙壁或地板安装的插件-外壳安装具有基于电力线上的以太网的网络接口。
图4为高级系统图，其具有一个或多个远程服务器、多个网络开 关或集线器、及多个连接的LAN插座安装的本发明计算机装置。这表 示本发明用于商业及企业系统的典型实施。
图4a为高级系统图，其具有一个或多个住宅网关/服务器/宽带 路由器或PC，在标准电力线上连接到多个电源插座安装的本发明计 算机装置。该系统表示本发明用于家庭及小办公室/家庭办公室 (S0H0)目的时实施的典型例子。
图5为空面板模块插件的正视图，其可用于覆盖不用的、已安装 的本发明插座。
ii图5a可用于覆盖不用的、已安装的本发明插座的空面板模块插
件的侧视图。
图6为根据本发明实施例的典型计算装置。
图6a为与图6相同的计算装置，但没有装饰框架连到其前面板。
图7为根据图6的实施例的计算装置的典型使用及其连接到共用 桌面外围设备如键盘、鼠标、扬声器和显示器。
图8为根据本发明的、具有有线LAN接口及以太网供电的计算装 置的实施例的框图，
图8a为与图8的计算装置相似的实施例，但具有电力线电路上 的网络，而不是LAN成缆接口。
图8b所示为根据本发明的计算装置的实施例的框图，其具有硬 连线LAN接口及带有多个视频控制器的以太网供电选件。
图9为示出多个内部印刷电路板和互连的本发明典型实施例的 截面图。
图9a为示出多个内部印刷电路板和互连的本发明的另外的实施 例的截面图。
图10为根据本发明实施例的另一模块插件，其具有LAN端口以
使其它设备能直接连接到LAN基础设施。
图ll为另一模块化插件，其包括四个LAN端口网络开关。
图lla为根据本发明实施例的典型LAN开关插件的框图。
图12为本发明计算装置的另一实施例，其具有可从前面板接近
的另外的第二LAN端口。
图12a为根据本发明实施例，计算装置与另外的LAN端口一起用
于安全的数据系统。
图12b为根据本发明实施例的图lla的系统中的示例性数据流。 图12c为根据本发明的计算装置的另一实施例，其在前面板仅具
有LAN插口和指示灯。图12d为根据本发明实施例的典型计算装置插件的框图，其具有
连接到计算机的作为第二 LAN端口的另外的LAN端口及以太网PD电 路供电。
图12e为根据本发明实施例的另一典型计算装置插件的框图，其 具有另外的带内部LAN开关的LAN端口及以太网供电PD电路。
图13为计算装置的另一实施例，其具有连接外部数字视频显示 器的数字视频交互(DVI)端口。
图14为安装测试仪和程序编制器系统的典型实施例，用于测试 插座和LAN安装及将不同的数据编程到位置存储器芯片内。 图15为另一模块化插件，其包括无线LAN接入点。 图15a为包括无线LAN接入点的模块化插件的框图。 图16为根据本发明实施例的典型插件模块以太网供电的设备实施。
图17为根据本发明实施例的典型插件模块的电力线网络实施。 图18为另一模块化插件，其包括电源插座及在连接的电力线上 提供以太网连通性的LAN插座。
图19为图18中所示模块化插件的框图。
图20为电连接在建筑配线及本发明模块化插件之间的外壳连接 器块的截面图。
具体实施例方式
下面的详细描述是实现本发明的最佳模式。该描述不应视为限 制，而是仅用于说明根据本发明的一般原理的目的。本发明的范围由 所附权利要求确定。
现在将进一步参考附图，其中示出了本发明的示例性实施例。 首先参考图l，其示出了本发明典型实施例的截面图，其中墙壁 或地板安装的插件-外壳100a具有基于以太网LAN的网络接口。墙壁或地板安装的插件-外壳100a安装在墙壁或地板安装的盒 中的标准LAN插座洞(挖口)中。插件-外壳100a通常由薄片金属或 凿孔塑料盒制成，以机械上固定插件并有效导热。
插件-外壳100a可改型为适于标准LAN连接点的切块。该外壳包 括盒3，最好由金属制成以有效散热。盒3通过安装螺钉5或类似的 基于摩擦的紧固件固定到墙壁4上。盒3可安装到墙壁或地板平面。 或者，盒3可安装到家具中或安装到任何其它扁平物体的装饰盒中。 在一侧优选在盒3的顶部或底部为至少一外壳连接器块2。
可选地，盒3提供针对从所述盒发射的或进入所述盒的RF辐射 的EMI屏蔽。可选地，块2包括针对从所述盒发射的或进入所述盒的 RF辐射的EMI屏蔽及RF滤波器。
以太网线缆l向设备提供LAN连通性。在该实施例中，设备功率 可使用以太网供电的设备电路从LAN信号得到或可由外部墙壁安装 的DC电源提供。如图4中所示，LAN线缆通常在另一 (远)侧连接 到网络开关或集线器。如图20中详细所示，所述以太网线缆1通常 压褶或焊接到连接器块2。
外壳连接器块2可选地包括位置存储器芯片2c。另外，外壳连 接器2还可包括用于保护装置免遭高压瞬变如闪电的装置，并可提供 绝缘、屏蔽和接地。外壳连接器块2还包含一些形式的配合表面或接 触件2b以与模块化插件7中的配合连接器的插件-外壳接触件7a形 成低电阻电导。所述配合连接器7可以有几种构造以与外壳连接器块 2的几种构造相配合。
可选的位置存储器芯片2c可以是可编程装置，如电可编程只读 存储器(EPROM)装置或预设的只读装置。或者，可使用一组跳接器 或微型开关。位置存储器芯片2c可由远程应用服务器或远程管理服 务器(如图4中所示)用以创建"位置映射"并将每一可插入装置与 其被插入的插件-外壳位置相关联。另外，插入的装置可访问位置存 储器芯片2c中的信息，从而将其功能用在当前位置。这些功能性在 用户可能频繁改变其位置、连接的装备可能改变和移动的动态环境中
14很有用。在这种情况下，使用上述位置映射将用户与装置及装置与实 际(物理)位置相关联非常有价值。这使能
i、 在万一装置或网络故障从而需要物理或逻辑上发现并修理故 障时，定位实际装置。
ii、 帮助在所述插座中初始安装多种装置。
iii、 基于装置位置定义连接的网络资源一这对打印机、扫描仪
及其它网络外设有用。所安装的计算装置的准确位置可自动分配最近 或最舒适的打印机位置或扫描仪。
iv、 通过易于定位机构部署的资产而使审计更容易。
v、 限制访问高度保密材料的能力，不仅可限制具体用户，而且 可限制具体的房间/建筑位置。
类似的结果可通过适当地将机构网络分为子网络并管理所管理 的LAN开关中的端口而获得，尽管这种类型的管理相比于使用本发明 的位置映射的方法不太灵活和不太可靠，所述方法可独立于任何网络 结构或资源运行。
可互换的模块化插件600构造为安装在盒3内。如果空间允许， 可安装可选的装饰框602。通常，对于较小的安装空间，不应安装装 饰框602。模块化插件600的多种变异可安装在所述盒3内。其中几 个变异将在附图中示出。例如，模块化插件600可以是计算装置如痩 客户机型计算装置。图1中所示的模块化插件600包括配合连接器7， 其背面与外壳连接器2配合以与模块化插件600交换所有必要的信 号。
安装和运行过程可使用相应附图阐述。在优选实施例中，标准的 地板或墙壁安装的LAN插座或可转换为优选实施例结构或在建造建 筑的同时预置以使能快速安装计算装置。LAN线缆1通常为类别5或 更高的双绞线屏蔽类型。墙壁或地板表面4中的洞(挖口)通常按 NE區-WD6标准挖口或其它相关标准进行钻取丄AN线缆1通常被剥皮、 压接及压入端部块，所述端部块是外壳连接器块2的一部分。在LAN 线缆和安装的外壳连接器之间实现电连接的另一选择是在现有RJ-45LAN插座和外壳连接器块2的连接器块之间连接短的跨接线， 从而避免人工剥皮和压接，这在已经安装插座的情况下特别有用。在 现有LAN系统正从常规LAN插座更新到本发明的LAN插座时这种方法 特别有用。
之后，外壳连接器固定到外壳盒3以使能通过其配合连接器7和 其弹簧接触件7与插入的模块600电连接。组装后的外壳100a插入 LAN插座挖口并通过螺钉5或任何其它类型的摩擦紧固件固定到墙壁 或地板表面4。
尽管这种基于铜LAN的安装方法应与大多数机构有关，但仍然需 要在整个LAN或其部分基于光纤的情况下提供类似的解决方案。
因此，本发明的另一类似的实施例如图2中所示，其示出了特别 适于光纤la而不是上述基于铜线的LAN的插件-外壳100b。
图la所示为本发明另一实施例的截面图，其示出了墙壁或地板 安装的插件-外壳安装导热装饰框及调整检测器选件。
在示例性的实施例中，导热装饰框602a可选地包括足够厚度的 导热材料如金属，最好为铝或铜。装饰框最好与外壳、插入式装置或 二者热接触并帮助散发计算插件产生的热量。
在示例性实施例中，装饰框602a可选地包括能够与外壳3相互 作用以发出所述框适当安装或去除的信号的钥匙2g。例如，安全检 测器2f可检测钥匙2g的插入。例如，钥匙2g的移除可导致电阻载 入网络线缆1。所述线缆中的电流例如可由以太网供电电源检测并设 置警报。
在本发明的一些实施例中，装饰框由物理锁定装置锁定到外壳 上，从而防止不使用特殊工具即可去除所述框。优选地，在该实施例 中，所述框构造为将插件保持在适当位置并防止在没有先去除框的情 况下将其去除。
现在参考图2，其示出了本发明实施例的截面图，其中墙壁或地 板安装的插件-外壳安装具有基于光纤的网络接口。该图示出了插件-外壳100b及模块化插件装置603安装在墙壁或地板上，其类似于图 1所示但用于连接到光纤网络。
墙壁或地板安装的插件-外壳100b安装在墙壁或地板安装的盒 中的标准洞中。插件-外壳100b包括盒3，其具有外壳连接器2b并 使能插入模块化插件603。如果空间允许，为了美观可安装装饰框 602。
光缆la提供到装置的数据连通性。光缆通常在另一 (远)端连 接到网络开关或具有光端口的集线器。光缆可包括按双工运行的单根 光纤，或两根单模或多模类型的光纤。在盒3背面的外壳光耦合器 2a包含一个或多个光耦合器以使能在模块化插件603的光收发器及 光缆la之间具有良好的光接口 。外壳光耦合器2a还可包括位置存储 器芯片2c。外壳连接器块2a通常还包含一些电接触件2b以与插件-外壳接触件7a配合从而提供可选的功率及位置存储器2c连通性。
连到模块化插件603侧面的配合光纤收发器7b与外壳光耦合器 2a配合以将所有必要的信号传送给模块化插件603及从其接收信号。
优选地，电力电缆lb向插件-外壳100b提供电力。优选地，电 力电缆lb连接到外壳连接器2a。或者，给模块化插件603的电力由 外部提供，可选地，经模块化插件上的连接器。
可选地，外壳光耦合器2a包括用于光电转换的光纤收发器，因 而使能使用电接口的可互换模块化插件600，代替光接口的可互换模 块化插件603。
在该图中，螺钉5用于将盒3固定到墙壁上。
图3示出了本发明实施例的另一截面图，其中墙壁或地板安装的 插件-外壳装置具有基于网络接口的电力线网络。该图示出了墙壁或 地板安装的、主电源插件-外壳100c及主电源模块化插件装置604， 其类似于图1和图2中所示，但用于连接到主电源出口。
墙壁或地板安装的插件-外壳100c安装在墙壁或地板安装的盒 中的标准洞中。插件-外壳100c包括盒3，其具有外壳连接器2b并使能插入模块化插件604。如果空间允许，为了美观可安装装饰框 602。
连接到建筑物电力基础设施的干线电线压接或连接到主电源外 壳连接器2d，其与主电源配合连接器7c配合。电线通常包括带电 线lc、中性线ld和地线le。在该区域的电压将达到110或230伏特 且对用户而言具有危险。因此，需要在该区域采取适当的屏蔽、绝缘 和安全措施以保护高压AC线路。
图4为高级图，其具有一个或多个远程服务器、多个网络开关或 集线器、及多个通过连接的L認插座安装的计算机装置。
系统300包括至少一服务器8，其可位于局域网(LAN)现场或 位于宽域网(WAN)的远程位置。在实施的系统使用瘦客户机插件的 情况下，服务器8可以是应用程序服务器、呈现服务器、继承主机、 或万维网服务器。如果使用多个服务器8，在服务器8基于不同的实 时和静态参数如当前服务器负载及每一服务器的容量发送新连接之 前添加负载均衡功能。应用程序服务器不仅运行瘦客户机的程序，而 且还可使瘦客户机能够访问连接到应用程序服务器的网络上的所冇 可用资源。应用程序服务器8传送给瘦客户机的数据包括但不限于由 瘦客户机解码和显示的图形、编码的音频、及视频。瘦客户机可将包 括但不限于键盘和控制信号、指针、及编码的音频和视频的数据传送 给应用程序服务器8。
网络连接9使所述服务器8与至少一网络开关或集线器10连接。 网络开关或集线器10经因特网线缆1连接到多个墙壁或地板安装的 插件-外壳100a。网络开关或集线器可具有集成的以太网供电端跨电 路或安装有外部的以太网供电中跨功率注入器装置11，其连接到下 游。或者或另外，所有或部分插件-外壳100a可用光接口的插件-外 壳100b代替，用光缆la连接到网络开关或集线器10，及可选地， 还连接到与电源lla连接的电力电缆lb并从集线器10获取电源功通常，LAN线缆通过安装场所的地板、墙壁或天花板连到安装网
络开关或集线器的集中位置。
插件600至少插件-外壳100a (100b)之一中。插件可从可用插 件如计算装置650、 610等的列表选择。优选地，未使用的外壳由空 白罩605覆盖。
应注意，多个标准LAN插座可连接到同一网络基础设施，而不会 干扰其运行。在典型安装中，几个或所有安装的或现有的LAN用插件 -外壳100a或100b替换。
图4a示出了另一高级系统图310，其具有宽带路由器、 一个或 多个本地或远程服务器、及多个通过连接的电源插座安装的计算机装 置。
系统310包括将系统场所连接到因特网312的宽带调制解调器/ 路由器/防火墙/住宅网关/机顶盒205、可以是标准PC或专用设备的 至少一远程服务器8或本地服务器8a。服务器8/8a可以是应用程序 服务器、多媒体流服务器、呈现服务器、继承主机、或万维网服务器、 或任何其它类型的服务器。应用程序服务器不仅为痩客户机运行程 序，而且还可使瘦客户机能访问连接到应用程序服务器的网络上的所 有可用资源。
如果装备有电力线网络接口，宽带调制解调器/路由器/防火墙/ 住宅网关/机顶盒205直接连接到场所电系统，或者通过外部的电力 线网络接口盒208进行连接。这使多个插件-外壳100c通常能够替代 现有的墙壁或地板安装的电源插座，同时通过在此描述为一条线缆的 家庭主电源线lc、 d、 e连接。
插件604至少插件-外壳100c之一中。插件可从可用插件如计算 装置720等的列表选择。为了安全，未使用的外壳由空白罩覆盖。应 注意，多个标准主电源出口可连接到同一电源基础设施，而不会干扰 其运行。实际上，在典型的安装中，只有很少几个安装的或现有的电 源出口用插件-外壳100c替代。
19在此图示的系统为本发明用于家庭及S0H0用途的典型实施例， 因为其允许使用本发明的元件进行简单的网络实施，而不需安装特殊 的网络线缆。
应当理解，可构建包括系统300和310的元件组合的混合系统， 其具有多个选自100a、 100b和100c的外壳盒。
图5所示为空面板模块化插件605的正视图。该面板可用于覆盖 未使用的已安装插座，从而进行装饰和保护。
空面板模块化插件605包括空白前面板187，其具有可选的接近 孔43，用于插件锁定-解锁特殊移除工具。如果安装空间允许，可安 装装饰框602。可选地，建立所有模块化插件类型，使得它们可容易 地插入盒3中，最好通过简单地将它们推入到位而无需工具。然而， 一旦在合适的位置，模块化插件最好在不使用特殊移除工具的情况下 不能被移去。在本发明的实施例中，移除工具是钥匙状装置，其插入 模块化插件的前面板中的孔内以从盒3释放前面板。
或者，空面板模块化插件605无需使用特殊移除工具即可移除。 可选地，空面板模块化插件605还包含用于在移除面板时向远程管理 系统发信号的电子电路。这可通过用检测及负载电阻接通电子电路实 现，所述电阻影响该网络的以太网供电特征。移除面板605将触发连 接的以太网供电开关检测断开事件并向该事件的远程管理系统发信 号。该特征特别用于保护对未使用网络端口的接近从而使其免遭未经 许可的实际接近。
在能够连接到网络连接器之前需要使用特殊工具移走空白插件 给予网络一定保护，使其免遭未经许可的使用。
图5a所示为空面板模块化插件605的侧视图。该面板可用于覆 盖未使用的已安装插座，从而进行装饰和保护。
可选地，空面板模块化插件605包括安全配合连接器7d。在一 些实施例中，安全配合连接器7d包括无源安全器件7e如电阻器，其 由开关10或中跨功率注入器11检测从而发出存在空白插件覆盖未使 用盒3情形的信号。移除空面板模块化插件605导致可选的安全配合连接器7d断开连接，这可由系统检测并发出可能企图网络滥用的警 报警告。
另外或者作为备选，安全配合连接器7d可包括或连接到无源或
有源电路，其构造为向系统提供表明其适当接合在盒3内的确认信
号
本领域技术人员应清楚的是，空面板605和连接器7d可构造成 与系统100a、 100b和100c连接以提供适当的信令。空白罩605提供 物理保护从而免遭灰尘及不相干元素的进入，并提供保护以防止通过 插入未经许可的装置而未经许可的侵入数据系统。
通常，家庭主电源系统不提供高数据安全性及与外壳盒100c --起使用的空白罩中的安全元件可省略。作为代替，可使用安装以简单 的功率出口的空白罩插件，所述功率出口提供到线路lc、 ld及可选 的le的电连接。
图6所示为根据本发明实施例的典型计算装置插件模块610。
计算装置插件模块610根据其接口类型具有7、 7b或7c形式的 配合连接器7，并被构造为安装在插件-外壳100a、 100b或100c的 盒3中，使得其配合连接器分别与相应的外壳连接器块2、 2a或2d 接合。
连接器2 (2a、 2d)提供用于计算装置插件610内不同电路运行 的功率，及向远程服务器或服务器8提供网络服务。盒3最好由高导 热材料制成以帮助因计算装置插件610运行产生的热量的散发。
计算装置插件模块610包括前面板41，其具有用于特殊移除工 具的可选接近孔43。如果空间允许，可在面板41周围安装可选的装 饰框602。
构建插件模块610，使得其可容易地插入盒3中，最好通过简单 地将其推入到位而无需工具。然而， 一旦在合适的位置，模块化插件 610最好锁定并在不使用特殊移除工具的情况下不能被移去。在本发 明的实施例中，移除工具是钥匙状装置，其插入模块化插件的前面板 41中的一个或多个孔内以从盒3释放前面板。在图6所示的示例性实施例中，插件模块610是通过其配合连接
器连接到服务器8的瘦客户机装置，并在其前面板41上包括至少几
个接口连接。
在示例性实施例中，4个通用串行(USB)端口42使能将插件模 块610连接到多个外部USB外设如键盘、鼠标、打印机等。可选的音 频输出连接器44使能连接外部的扬声器或头戴式耳机。可选的音频 输入连接器51使能将外部的传声器或其它音频信号源连接到装置。 模拟视频输出连接器48使能连接标准计算机显示器。可选的红外数 据协会(IrDA)收发器50使计算装置能与移动电话、个人数字助理 (PDA)、膝上型电脑等无线连接。可选的复位开关49使能人工复位 装置。可选的功率及自测指示器53指示装置功率为绿灯、自测故障 为红灯。另外的指示灯52可安装在面板41上以指示LAN活动及连接 状态。
可选的辅助电源插座47可安装在面板41上以使能直接从墙壁安 装的DC电源馈送功率。
应注意，图6的示例性结构描述了瘦客户机计算装置插件模块的 典型实施例。例如，USB端口的数量可变化。或者，键盘和鼠标可使 用其它键盘和鼠标连接器如PS/2型连接器进行连接，而不是USB连 接器。例如，IrDA收发器可被省略，音频输入或音频输出或音频连 接器或复位开关均可省略，及可添加其它连接器。模拟监视器连接可 用其它标准可视信号连接如DVI、 RGB、视频连接、S视频连接等代替。 此外，有源或无源延伸电缆可被连接以使连接的外设在距离所述装置 较远距离时能位于舒适的位置。所述计算装置插件或电缆中的LVDS 电路可用于进一步使视频输出延伸到远处的监视器。
此外，可安装内部或外部用户鉴别外设如智能卡读卡机、生物测 定装置。
图6a所示为与图6相同的计算装置610，但没有装配装饰框602。 这种类型的安装通常用于空间有限的应用如安装在地板安装的盒中 或安装在家具中。图7所示为根据图6的实施例的计算装置610的典型应用，其连
接到普通桌面外设如键盘、鼠标、扬声器和监视器。
为清楚起见，图6和图6a中标记的元件41、 42、 43、 44、 47、 48、 49、 50、 51、 52和53在该图中均不标记。为使用所安装的计算 装置610，用户或技术人员连接计算机外设如监视器、键盘、鼠标， 及可选的打印机、外部大容量存储装置、音频设备等。
在该示例性实施例中，计算装置插件模块610使用连接到第一 USB插座的第一 USB软线80连接到键盘81。鼠标83经第二 USB软线 82连接到计算装置。可选地，便携USB大容量存储装置79连接到第 三USB插座。监视器87经模拟视频线缆86连接到计算装置。监视器 87可以是标准显示器如CRT或LCD。给监视器的功率可单独提供。
可选地，音频输出线缆84连接到(可选地，放大)立体声扬声 器85、家庭影院、或任何其它外部多媒体装置以使能音频输出。作 为备选或另外，音频设备可集成在显示器中。或者，可使用基于USB 的音频装置。在装备音频输入/输出装置之后，计算装置可用于网络 电i舌(VoIP)通信。
可选地，传声器78连接到音频输入插座。键盘81和鼠标83通 常连接到装置面板中的适当USB端口。或者，鼠标可集成或连接到键 盘。可选地，另外的USB端口或集线器可集成在键盘或显示器中并可 用于连接另外的计算机外设。键盘81和鼠标83还可通过无线链路如 红外或射频连接到装置。
可选地，其它计算机外设如打印机、大容量存储装置、可更换媒 体存储装置如CD或DVD读出装置或读写装置、优盘外部存储器、外 部调制解调器、其它I/0装置如游戏I/0、扫描仪、传真、乐器数字 接口 (MIDI)、读卡器、磁卡读卡机(例如用于信用卡读取)、收银 机、工业监视或运行机如工业机器人或工业监视装置或科学数据获取 装置或公共显示器如机场终端显示器均可连接到计算装置。
可选地，可连接外部USB集线器以增加可连接到计算装置的计算 机外设的数量。可选地，可增加经DC线缆76连接的辅助电源77以在以太网供 电不可用时向装置供电。
图8所示为根据本发明实施例，具有硬连线LAN接口和以太网供 电的计算装置120的框图。
该图示出了典型计算装置如图6所示的计算装置的框图。
计算装置120是能够执行瘦客户机或独立计算功能的数据处理 电子系统，包括
处理器14处理保存的程序及通过用户、外设和网络输入的数据。 处理器最好选自可用的简化命令组计算机(RISC)，因为其低功耗及 低发热。或者复杂命令组计算机(CISC)、安全及加密引擎、数字信 号处理器(DSP)、或任何其它类型或具有足够处理能力的数字处理 器的组合均可使用。
存储器控制器/网桥15使所述处理器14与易失性存储器16和总 线18连接。该功能或其它功能可与处理器14 一体化或单独安装。
易失性存储器16用于存储处理器14需要的临时数据。存储器 16可以是RAM类型、SDRAM、 DDRAM或任何其它类型的易失性存储器。
内部总线18连接计算装置的多个组件并可以是单一或多根总 线。16、 32或64位PCI或任何其它总线类型。如果实施多根总线， 则可添加总线网桥模块以连接和驱动不同的总线。
连接到总线18的非易失性存储器17永久保存数据、程序、及装 置运行需要的设置。
可选的音频控制器19如标准AC-97或UAA (通用体系结构音频) CODEC连接到总线18及前面板23上的音频连接器44和51，其用于 将模拟音频信号转换为数字流，反之亦然。传给或来自音频控制器的 数字流在内部总线18上或专用CODEC总线如AC链路上直接可用。专 用网桥可连接在总线18和所述音频控制器19之间。此外，该模块可 包含多个不同的模拟阶段，如混频器、开关、衰减器、滤波器、放大 器等。同样，该模块可包括另外的功能性及增强以提供用于家庭影院
24及多媒体应用的改进的声音输出。音频电路可以是单通道(单)、双 通道(立体声)、或更多通道以增加多媒体体验。
连接到总线及前面板23上的I/O连接器的I/O控制器20用于使 能通过标准端口如USB、 PS/2、串行、并行、IEEE-1394等连接标准 外设。该控制器还可提供开关功率源以供电外部的外设。
视频控制器21 —侧连接到总线18、另一侧连接到前面板23上 的视频连接器。其用于驱动外部的模拟或数字监视器。视频控制器 21可包含内部视频存储器、外部视频存储器或其可与所述处理器14 共享所述易失性存储器16。
连接到总线18的局域网控制器或媒体访问控制器(MAC) 22用 于使所述装置通过LAN收发器(物理层模块)24与本地网络连接。
前面板连接器和端口 23用于将不同的外部外设连接到所述装 置。这些连接器连接多种端口如音频控制器19、 I/O控制器20、及 视频控制器21。前面板还可包括外部电源插座以连接可选的电源。 其还可包含多种无线连接装置如IrDA、蓝牙及无线LAN。
局域网24收发器(物理层模块)连接在LAN控制器(MAC) 22 和根据其类型通过配合连接器7、 7b或7c连接到所述装置的LAN介 质之间。LAN收发器24可借助于介质独立接口 (Mil)总线或通过其 它互连总线连接到局域网控制器24。局域网收发器24可支持 100BASE-TX、 100BASEFX、 10BASE-T及千兆LAN或其它LAN协议。
局域网控制器24连接到主要内部总线18。该连接使通过无线LAN 接收和传输的且在总线18上可用的数据能与有线LAN基础设施通信。 数据通过外壳连接器2、配合连接器7、 7b或7c、 LAN收发器24、 LAN 控制器(MAC) 22从建筑物LAN基础设施1传到内部总线18。
以太网供电用电装置电路25从LAN收发器24得到功率以供电所 有装置电路。该电路可与工业标准如IEEE 802. 3af或预标准高以太 网供电兼容以与标准电源开关和集线器一起运行。该电路包含用电装 置模块如输入滤波器、整流器、检测、分类、绝缘开关及单独的降频 变换器，其转换电源以将LAN48伏特功率降低到功率装置电路需要的低压稳定电源。该模块可包含所需的逻辑及适当的标准所需的信令以 组合在这样的接口中。
线路32代表48伏特DC功率，其从LAN收发器24得到以馈给以 太网供电用电装置电路25。
电源26使用以太网供电功率25或来自前面板端口 23的辅助功 率输入并将其转换为不同装置电路需要的适当电压输出27。该模块 还可包括计时电路以为其它电路提供加电顺序。其还可包含复位信号 发生以使能适当的启动及供电中断检测。
来自电源26的电压输出27供电所有其它装置电路。
来自前面板辅助电源插座的可选辅助功率路径28向电源26提供 备选功率源。二极管或逻辑电路可用于避免辅助及以太网供电电源同 时向装置供电的情形。
配合连接器7、 7b或7c连接LAN、功率及上述装置及外壳连接 之间的多个其它信号。配合连接器可支持位置可编程存储器芯片2c、 功率及数据信号。
到可选的位置存储器芯片2c的可选连接使能通过配合连接器进 行数据输入输出。
在此所述的优选瘦客户机实施例可运行本地操作系统如微软 Windows CE、 Linux、或任何其它兼容的嵌入0S。如果实施的硬件与 标准x86或有限大小的x86兼容，则其还可运行较大的x86操作系统， 如微软Windows XP或嵌入的XP。所述操作系统可运行多个本地程序 以使能连接到远程服务器。这些程序可包括与Citrix服务器通信的 Citrix ICA客户机程序、支持远程Windows服务器的微软终端服务 RDP客户机程序、及直接与继承系统通信的多种本地终端模拟程序。 运行这些客户机程序使瘦客户机计算装置能够在远程服务器中运行 的会话中运行应用程序。
除此之外，瘦客户机计算装置可运行多个独立的本地应用程序如 网页浏览器、多媒体播放器、及专用用户应用程序。
26此外，瘦客户机计算装置还可包含远程管理代理。这些代理使机 构能够远程管理装置及用户设置。其还可使能进行集中软件部署、用 户鉴别及安全监视。
所有这样的实施非常有利于用户机构降低IT总成本、提供更高 的可靠性和安全性及对不同的变化提供更快的反应。将这些特征与本 发明提供的无缝安装和物理覆盖结合甚至使能更好及更快地从PC过 渡到瘦客户机。
图8a示出了计算装置的框图122，其具有电力线网络接口以使
能简单地将本发明装置安装在干线电源插座内或结合其安装。 该图示出了典型计算装置如图6中所示的计算装置的框图。 计算装置122是能够执行瘦客户机或独立计算功能的数据处理
电子系统，其包括图8中所示的组件，但替换了以太网供电PD电路。 具有电力线连通性的配合连接器7c输送用于计算装置功率及网
络连接的高压AC线路。
电力线网络电路33结合标准连接的AC电力网上的网络流量。 独立的AC到DC电源34提供计算装置运行所需要的低压DC功率。 虚线区35代表装置内的隔离区域以确保具有危险高电压的电力
线不会泄漏到低电压接口 。这种隔离对确保用户在任何条件下均安全
至关重要。
线路32a代表从电力线网络电路33的AC输入电路得到的AC功 率，以通过隔离的电源34馈给装置电路的其余部分。
图8b所示为根据本发明的计算装置实施例的框图，其具有硬连 线LAN接口及带有多个视频控制器的以太网供电选件。在示例性实施 例中，两个视频控制器连接到总线18。
优选地，该实施例使用前面板上的数字视频接口 (DVI)连接器 支持双显示器。
图9为根据本发明示例性实施例的典型插件100d的截面图。所 示的实施尽管只是例子，但其代表确保小尺寸、良好电特征、较低成 本和组装灵活的合理安排。优选地，图示为600、 603、 604、 100a、 100b、 100c、 610、 630、 640、 641、 650和720的部分或所有插件共享相同的分层构造设计。
第一印刷电路板层是核心140。核心层最好包含处理器、存储器 控制器/网桥、总线、易失性存储器、非易失性存储器、视频控制器、 板载编程及测试端口、及LAN控制器。可添加其它电路以支持需要的 核心功能。核心总线及其它1/0和电源层通过板内连接器选择路径并 按需通过模块。
除了核心层之外，通常包含互连组件141以使其与下一层连接。 热组件142如处理器、网桥及视频控制器芯片可位于PCB的后侧以有 助于散热到金属壳体138。热通过硅润滑脂层或弹性导热衬垫143而 被较好地传导到罩。金属罩138既用作EMI屏蔽，也用作装置的机械 结构的一部分。
第二层是外设及电源层144，其由音频控制器、1/0控制器、LAN 收发器、以太网供电电路、多个电源、USB集线器、USB功率转换和 支持电路组成。该层还包含连到核心层的互连装置141及另外的连到 下一层的互连装置145。 一些信号通过该层从核心层传到下一层。外 设和电源层还包括配合连接器7或7b或7c以提供与外壳及所连接的 LAN线缆或光纤的电连接。这种模块化构造使能容易地实施3种不同 的电源/网络模式一以太网供电、光纤及电力线网络，其中只需改变 一个模块。
在主电源情况下，外设和电源层144中的电源构造为整流其想要 使用的家用主电源。或者，电源可通过检测所供应的家用电压自动配 置或自动用于容许宽范围的家用电压。
第三层是连接器前面板层146。该层包含穿过装置前面板41的 所有前面板连接器23、开关、指示器等。前面板41可在内部涂覆导 电涂层以屏蔽EMI辐射。金属罩138可被压入前面板41内部涂层以 确保适当的装置屏蔽。
连接器前面板层还包含配合互连装置以与外设和电源层连接。该 层还可按需包含多个滤波器逻辑及保护电路以保护和支持多个端口。如果需要，装饰框602可被组装以增加安装美观性。如图6a中 所示，装饰框602构建在前面板41周围，使得当插件从墙壁/地板外 壳完全移走时其仅可向后移除。这是确保装饰框602将不可不注意地 移除或由未经许可的人故意移除的重要特征。
所述三层通常由图中未示出的几组垫片机械上连接以连同金属 罩138 —起形成刚性结构。
图9a所示为根据本发明示例性实施例的插件的另一实施例600b 的截面图。所示的实施尽管只是例子，但其代表确保小尺寸、良好电 特征、较低成本和组装灵活的合理安排。
图示为600、 603、 604、 100a、 100b、 100c、 610、 630、 650、 641、 640和720的部分或所有插件共享相同的分层构造设计。
核心印刷电路板140a最好包含处理器、存储器控制器/网桥、总 线、易失性存储器、非易失性存储器、视频控制器、板载编程及测试 端口、及LAN控制器。可添加其它电路以支持需要的核心功能。
核心层140a通过连接器148a连接到前面板层146。热组件142 如处理器、网桥及视频控制器芯片可位于PCB的外侧以有助于散热到 金属壳体138。热通过硅润滑脂层或弹性导热衬垫143而被较好地传 导到罩。金属罩138既用作EMI屏蔽，也用作装置的机械结构的一部 分。
可选地，金属壳138是包括多部分的模块化构造。例如，核心层 140a可以用己经机械和热连接的壳138a的一部分制造。将核心层 140a插入连接器148a提供到前面板层146的电连接及壳体的机械和 热完整性。电源及LAN层144a最好由与房屋基础设施的连接组成。 该层最好包括配合连接器7a、 LAN收发器、以太网供电电路、多个电 源。该层通过连接器148b连接到前面板层146。热组件142可位于 PCB的外侧以有助于散热到金属壳体138b。热通过硅润滑脂层或弹性 导热衬垫143而被较好地传导到罩。金属罩138b既用作EMI屏蔽， 也用作装置的机械结构的一部分。可选地，金属壳138是包括多部分的模块化构造。例如，层144a 可以用己经机械和热连接的壳138b的一部分制造。将核心层144a插 入连接器148b提供到前面板层146的电连接及壳体的机械和热完整 性。
模块化构造使能仅替换电源和LAN层144a即可将插件结构从构 成成安装在具有以太网LAN100a的插件-外壳安装结构改变为安装在 基于光纤的LAN外壳100b或主电源插件-外壳100c内的结构。
可选地，较少功耗的装置如音频控制器、VO控制器等位于中心 层149，其可选地经可选连接器148c连接到连接器前面板层146。
如果需要，装饰框602可被组装以增加安装美观性。如图6a中 所示，装饰框602构建在前面板41周围，使得当插件从墙壁/地板外 壳完全移走时其仅可向后移除。这是确保装饰框602将不可不注意地 移除或由未经许可的人故意移除的重要特征。装饰框可用作另外的吸 热部件以更好地散发插件电路内产生的热量。
所述三层通常由图中未示出的几组垫片机械上连接以连同金属 罩138 —起形成刚性结构。
应清楚的是，600a和600b的模块化构造使能灵活地重新组合插 件并在设计和构造大量插件时使用普通模块。
例如，用"无头"前面板代替连接器前面板层146、可选地移去 中心层149，将使具有功率通道及LAN端口的计算插件变成无头计算 装置641。
类似地，具有更大或更小计算能力的插件可通过交换核心层140a 获得。
图10所示为根据本发明的具有标准网络插座的另一模块化插件
620。
具有标准网络插座的模块化插件620，其安装在盒3内，包括安 装有可选装饰框602及装备以用于特殊移除工具43的接近孔的前面 板180及RJ-45LAN插座181。该LAN插座181在位于模块化插件上 侧或底侧的配合连接器之间接收和传输信号，因而提供简单的通道RJ-45LAN端口以连接能接入网络的设备。本发明的该示例性实施例 意于用作标准LAN插座以连接标准网络连接的设备如VoIP电话、PC、 膝上型电脑、打印机等。
图11所示为具有四个L認端口 630的另一模块化插件。 具有四个LAN端口的模块化插件630是4路LAN集线器或开关， 其可安装在盒3内以使能连接多个标准LAN使能的设备如计算机、打 印机、膝上型电脑等。具有四个LAN端口的模块化插件630包括装备 有用于特殊移除工具的接近孔43的前面板183及四个RJ-45LAN插座 182。具有四个LAN端口的模块化插件630在位于模块化插件上侧或 底侧的配合连接器之间接收和传输信号，并包括构造成支持四个LAN 端口 182的电子开关，因而提供四个RJ-45LAN端口以连接能接入网 络的设备。本发明的该示例性实施例意于用作用于VoIP电话、PC、 膝上型电脑等的标准LAN插座。集线器及下游端口的功率可从连接的 LAN基础设施通过以太网供电方法(如IEEE 802. 3af)提供。电子学 领域技术人员应该清楚的是，模块化插件可构造为具有其它数量的 LAN端口，如2个、3个或6个等，或具有其它增强措施如远程管理 及安全功能。
图lla所示为描述LAN开关功能的框图。
网络开关基于首部信息和所接收的数据帧将从传输站(或从建筑 物基础设施网络或从外部连接的客户机)接收的数据帧传到目的站。
开关符合IEEE 802. 3、 IEEE 802. 3u、 IEEE 802. 3x、 IEEE 802. 3af 工业标准或任何其它标准或功能设计。开关还可符合高以太网供电预 标准以提供转发给4个端口的功率。开关可按需在未管理类型上进行 管理。
LAN开关插件模块175根据其接口类型具有配合连接器7、 7b或 7c，并被构造为安装在插件-外壳100a、 100b或100c的盒3中，使 得其配合连接器分别与相应的外壳连接器2或2a接合。连接到局域 网24收发器(物理层模块)的配合连接器7、 7b或7c连接在LAN控 制器(MAC) 22和根据其类型通过配合连接器7、 7b或7c连接到所述装置的LAN介质之间。LAN收发器24可借助于介质独立接口 (Mil) 总线或通过其它互连总线连接到局域网控制器24。局域网收发器24 可支持100BASE-TX、 100BASEFX、 10BASE-T及千兆LAN或其它LAN协 议。
以太网供电用电装置电路25从LAN收发器24得到功率以供电所 有装置电路。该电路可与工业标准如IEEE 802.3af或预标准高以太 网供电兼容以与标准电源开关和集线器或中跨功率注入器一起运行。 该电路包含用电装置(PD)模块如输入滤波器、整流器、检测、分类、 绝缘开关及单独的降频变换器，其转换电源以将LAN48伏特功率降低 到功率装置电路需要的低压稳定电源。该模块可包含所需的逻辑及适 当标准所需的信令以组合在这样的接口中。
可选的以太网供电功率源设备(PSE)控制器29可被添加以向下 游端口提供以太网供电。这可用于支持连接的IP电话或其它用电装 置。为使能全功率下游，以太网供电用电装置模块需要足够大功率。 这可用高以太网供电电路实现。
电源26使用以太网供电功率并将其转换为不同装置电路需要的 适当电压输出。该模块还可包括计时电路以为其它电路提供加电顺 序。其还可包含复位信号发生以使能适当的启动及供电中断检测。
局域网控制器24连接到主要内部总线18。该连接使通过无线L認 接收和传输的且在总线18上可用的数据能与固定基础设施建筑物 LAN通信。数据通过外壳连接器2、配合连接器7、 7b或7c、 LAN收 发器24、 LAN控制器(MAC) 22从建筑物LAN基础设施1传到内部总 线18，反之亦然。
典型的网络开关实施使用易失性存储器作为数据包缓冲器193 以暂时保存其从连接到其的单元(端结点或网络开关)接收的数据包， 同时开关逻辑电路确定怎样、何时及通过哪一端口中继数据包。每一 数据包可传输给唯一目的地地址("单播"数据包)或传输给一个以 上单元("多播"或"广播"数据包)。对于多播及广播数据包，开 关通常仅保存数据包一次并将数据包的多个副本传给其部分端口 (多
32播)或所有端口 (广播)。 一旦数据包已被传给其所有目的地，其可 从数据包缓冲存储器193删除或覆写。
在于此所示的LAN开关插件实施例中，提供端口以将外部客户机 连接到LAN。为与这4个端口连接，4组LAN连接器内置在前面板177 中。面板还可包括LAN磁性元件、EMI滤波及指示LED。每一端口连 接到其相应的L認收发器(PHY) 24。每一 PHY通过Mil总线连接到 其相应的UIN控制器(MAC) 22。之后，所有LAN控制器连接到内部 总线18。
在前面板177中的每一端口处接收的数据包或通过DMA控制器 192或直接从内部总线18暂时保存在接收数据包缓冲器193中。所 接收的数据包可从数据包缓冲器193借助于方便措施通过开关结构 191分发给其目的地端口 。开关结构191及连接的逻辑电路物理上将 特定输入端口连接到特定输出端口从而进行直接数据包流动。
可选的CPU190可按需用于编程和监视适于控制数据包处理的准 确规则。然而，通常， 一旦开关逻辑电路寄存器被适当地编程或配置， 开关尽可能多的按自由运行方式工作，而不与CPU190通信。
连接到总线的可选管理信息库(MIB)寄存器194是实施在开关 系统中以使能使用标准S丽P (简单网络管理协议)从远程位置远程 监视和配置该开关的寄存器。此外，MIB寄存器使能收集和传输端口 统计数据。MIB为定义的集合，其定义将被管理的设备内所管理对象 的性质。每一所管理的设备具有写入MIB的每一定义的值的数据库。 其不是实际的数据库本身一其依赖于实施。MIB的定义与RFC1155中 给出的SMI —致。最新的因特网MIB在RFC1213中给出，有时称为 MIB-II。
图12所示为根据本发明优选实施例的、具有另外的LAN端口 640 的计算装置插件模块。该具有通道LAN端口 640的插件模块与图6所 示的计算装置插件模块类似。
计算装置插件模块640根据其接口类型具有配合连接器7、 7b或 7c，并被构造为安装在插件-外壳100a、 100b或100c的盒3中，使得其配合连接器分别与相应的外壳连接器块2或2a接合。如果安装 空间允许，可安装可选的装饰框602。连接器2 (2a、 2d)提供用于 计算模块640内不同电子电路运行的功率，及到远程服务器8的数据 链路。计算装置插件模块640包括前面板41a，其具有用于特殊移除 工具的可选接近孔43。构建插件模块640，使得其可容易地插入盒3 中并被锁定。在图12所示的示例性实施例中，插件模块640是通过 其配合连接器连接到服务器的瘦客户机装置，并在其前面板41a上包 括至少几个接口连接。
在示例性实施例中，两个通用串行(USB)端口 42使能将插件模 块640连接到多个外部的USB外设如键盘、鼠标、打印机等。
音频输出插座44使能连接外部的扬声器或头戴式耳机。可选的 音频输入/传声器插座51使能将外部的传声器或其它音频信号源连 接到所述装置。
可选的红外数据协会(IrDA)收发器50使能与多种外部设备无 线连接，如移动电话、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑等。 复位开关49使能人工复位所述装置。
LAN端口 45提供在前面板41a上。该LAN端口可用于连接能接 入网络的外部设备如膝上型电脑、网络电话或其它基于LAN的设备。 可选的功率转发选件可被安装以使能下游供电所连接的设备。在这种 情况下，LAN插座45可被安装以功率指示器以指示所连接的用电装 置正接收功率。
可选地，该RJ-45LAN端口可用作"通道"或其可由插件模块640 内的处理器控制。例如，插件模块640可用于在现有LAN上提供虚拟 专用网(VPN)，从而增加数据安全性，例如通过加密在终端用户和 主机8之间交换的数据。另外或者作为备选，插件模块640可用作"防 火墙"，从而保护LAN免遭执行未经许可的通信的故意或非故意企图。 例如，插入的模块640构造成估定连接到LAN端口 45的任何设备或 用户的身份，从而阻止所述端口的任何未经许可的使用。可选地，插入的模块640装备以用于连接外部DC电源的辅助功 率输入插座47。
可选的连接/活动指示器52可被安装在前面板41上以提供连接 的基础设施(上游)LAN状态的可视指示。
应注意，图12的示例性结构描述了具有另外的LAN端口的瘦客 户机计算装置插件模块的典型实施例。例如，USB端口的数量可变化 或可省略USB端口。或者或另外，可使用键盘和鼠标连接器代替USB 连接器。例如，IrDA收发器可被省略，音频输入或音频输出或音频 连接器或复位开关均可省略，及可添加其它连接器。监视器连接可用 其它标准可视信号连接如RGB、视频连接、S视频连接等代替。
在插件模块640的一些实施例中，部分元件602、 152、 5、 50、 49、 48、 47、 44、 42和53可省略。
具体地，在本发明的实施例中，插件模块640用作防火墙或提供 虚拟专用网(VPN)。在该实施例中，部分或所有元件42、 44、 47、 48、 49、 50、 51和52可省略。
LAN端口 45的可选使用是使能在连接的设备和远程网络资源之 间进行标准或专有数据加密。
这样的实施可用于高安全性应用，其中对外部连接的设备需要隧 道或另外的加密。
图12a所示为根据本发明的实施例，具有通道LAN端口的计算装 置用于安全的数据系统340。
在该实施例中，安全的数据系统340与图4的系统300类似建立。 优选地，具有通道LAN端口 640的计算装置插件模块插入在多个盒3 中。模块640被编程以提供一个或多个预编程的安全功能如加密-解 密、虚拟专用网、防火墙等。因此，外部的计算装置944可安全连接 到不同(更低或更高)安全性网络l上的服务器8或8a、网络开关、 集线器或路由器IO、及主干网络9。
优选地，外部设备944位于用户安全区946，该区仅可由受托人 员接近。在模块640和外部设备944之间交换的数据处于不安全形式。外部计算装置944可以是桌上型PC、膝上型PC、瘦客户机、终
端、网络打印机、扫描仪或任何其它具有网络端口的计算装置。可选
地，线缆942连接在外部计算装置944LAN端口和模块640上的LAN 端口 45之间。下游电源选件使计算装置640能供电连接的外部设备 944。
所述实施例的进一步增强如图12b中所述。该实施例341包括网 络切换功能655a和655b (物理或逻辑接通软件)，其在某些条件下 可桥接在连接到外部计算装置944a和944b的LAN线缆942a和942b 与另一侧上的LAN lx和ly之间。
在图12b中，两种不同的选择通过两个外部计算装置944a和944b 图示。外部计算装置944a通过LAN线缆942a连到安全的计算插件 640a。安全的计算装置944a按这样的方式构造其LAN开关功能655a 将外部计算装置944a直接连接到LAN lx。
所示的另一外部计算装置944b正访问更高密级的数据，因此其 通过LAN线缆942b连接到第二安全的计算装置640b。该装置内部L認 开关功能655b通过管理功能本地或远程配置以通过VPN隧道945将 外部计算装置944b安全地连接到本地或远程服务器8。在该状态中， 在安全的计算装置640b和安全的服务器8之间传递的数据被加密并 与连接到其它客户机如944a的标准网络隔离。
这种实施使安全的计算插件640a和640b能根据远程或本地管理 和安全指令用作安全的切换装置。系统可检测外部计算装置944a或 944b及使用其的用户的类型，之后本地或远程决定该用户是否将能 直接访问网络1或打开VPN并访问特殊服务器8。
这种系统实施特别用于使能在较低安全性网络内进行端到端高 安全性数据交换，而在两个网络之间具有非常低数据泄漏风险。使用 共存在同一基础设施上的两个网络，可使用单一网络代替两个物理上 独立的网络。
36接到低安全性服务器8 (如
因特网上的网络服务器)、没有任何风险地连接到更高安全性的网络
1 (内联网)、网络开关、集线器或路由器IO、及主干网络9。
优选地，用于安全数据应用的计算装置是"无头"类型。图12c 所示为无头计算装置的前面板641 ，其仅具有计算装置插件610或640 的几个特征和连接。在该例子中，只有LAN连接器45和复位按钮49 呈现在前面板184上。可选地，无头计算装置的内部框图没有未使用 选件的框。可选地，无头计算装置的前面板641类似于图7中所见的 通道LAN插座模块化插件620或与其难以区分。
没有键盘或视频连接降低了无头计算装置641的成本，并通过使 其难于从外部访问或重新编程所述装置而增加数据安全性，因而提供 增加的安全性及对未经许可侵入的抗扰性。可选地，无头计算装置 641包括用于加密/解密信息的特定硬件并可特别设计用于该目的。
图12d为根据本发明优选实施例的具有通道LAN的计算装置130 的框图。
该图示出了如图9中所示计算装置的框图。 计算装置130是能够执行瘦客户机或独立计算机功能的数据处 理电子系统，包括与计算装置120相同的组件，此外还包括 连接到总线18的第二 LAN控制器22a。
第二 LAN收发器24a连接到第二 LAN控制器22a和前面板控制器 23a。如图9中所见，第二 LAN收发器24a连接到前面板184上的LAN 连接器45。
可选地，以太网供电用电装置(PD)电路25通过连接端口 31由 第一 LAN收发器24提供。用电装置电路25根据适当的标准如IEEE S02.3af提供以太网供电特征、分类、整流、保护和隔离。
可添加可选的以太网供电功率源设备(PSE)控制器以向23a前 面板中的下游端口提供下游以太网供电。这可用于支持从计算装置 130获取功率的所连接IP电话或其它用电装置。为使能全功率下游， 以太网供电用电装置模块25需要足够大功率。这可用标准以太网供
37电或用高以太网供电或类似电路实现。功率源设备(PSE)控制器29 通常通过端口 31a从用电装置电路25直接获取较高电压的DC功率。 在PSE中，功率被转换、滤波及控制以匹配适当标准的需要。该电路 的输出功率通过连接端口 30连接到第二 LAN收发器24a，其连接到 前面板23a中的LAN插座。
图12e为根据本发明优选实施例，具有内部LAN开关的计算装置 的另一框图135。
该图示出了如图9中所示计算装置的框图，但具有连接一个或多 个外部LAN使能的装置的内部LAN开关。
计算装置135是能够执行瘦客户机或独立功能的数据处理电子 系统，包括与计算装置120相同的组件，此外还包括
通过LAN收发器24a连接到配合连接器7或7b的LAN开关88， 从而开关上游端口连接到建筑物LAN基础设施。LAN开关的两个下游 端口按如下方式连接
第一下游端口通过第一 LAN收发器24和LAN控制器22连接到计 算装置总线18。
第二下游端口通过第二 LAN收发器24c连接到位于前面板23a上 的LAN插座。该LAN插座可用于连接外部的LAN使能的装置如IP电 话、视频会议设备和计算机。
以太网供电用电装置电路25通过连接端口 31由第一LAN收发器 24提供。
可添加可选的以太网供电(POE)功率源设备(PSE)控制器29 以向前面板23a中的下游端口提供下游以太网供电。这可用于支持连 接的IP电话或其它用电装置。为使能全功率下游，以太网供电用电 装置模块25需要足够大功率。这可用高以太网供电电路实现。
这种类型的实施在特定安装基础设施仅为每一用户提供一个LAN 端口时特别有用。内部集线器使本发明的计算装置135和IP电话能 够共享同 一端口及可选地共享同 一远程电源。图13所示为根据本发明另一实施例的具有数字视频交互(DVI)
端口的计算装置插件模块650。
该具有DVI端口的插件模块650类似于如图6中所示的计算装置 插件模块610。 DVI端口 651相比于较老的模拟接口具有更高质量、 分辨率、色深度的视频输出。该接口可用于使所述计算装置与大格式 高分辨率彩色显示器连接，因为模拟接口可能不与这样的显示器兼容 或用这样的显示器不能提供可接受的性能。
计算装置插件模块650根据其接口类型具有配合连接器7或7b， 并被构造为安装在插件-外壳100a或100b的盒3中，使得其配合连 接器分别与相应的外壳连接器块2或2a接合。连接器2 (2a)提供 用于计算模块640内数字处理单元运行的功率，及到远程服务器8的 数据链路。计算装置插件模块650包括前面板186，其具有用于特殊 移除工具的可选接近孔43。构建插件模块650，使得其可容易地插入 盒3中。在图13所示的示例性实施例中，插件模块650是通过其配 合连接器连接到服务器8的瘦客户机装置，并在其前面板186上包括 至少几个接口连接。如果安装空间允许，前面板186可被安装可选的 匹配装饰框602。
在示例性实施例中，4个通用串行(USB)端口42使能将插件模 块650连接到多个外部的USB外设如键盘、鼠标、打印机等。音频输 出插座44使能连接外部的扬声器或头戴式耳机。音频输入插座51使 能将外部的传声器或其它音频信号源连接到所述装置。红外数据协会 (IrDA)收发器50使能与移动电话、个人数字助理(PDA)、膝上型 电脑等无线连接。复位开关49使能人工复位所述装置。
数字视频交互(DVI) 651使能连接装备标准DVI的监视器。可 选的辅助DC电源插座47可安装在前面板186上以使在以太网供电不 可用时能通过墙壁安装的DC电源向装置供电。
应注意，图13的示例性结构描述了具有DVI端口的瘦客户机计 算装置插件模块的典型实施例。例如，USB端口的数量可变化或可省 略USB端口。或者，可使用键盘和鼠标连接器代替USB连接器。例如，
39IrDA收发器可被省略，音频输入或音频输出或音频连接器或复位开 关均可省略，及可添加其它连接器。
图14所示为安装测试仪和编程器系统的实施例660。该系统可 用于测试插座和LAN安装接线及将多种数据编程到位置存储器芯片 2c内和将其它需要的参数编程到增强的插座内。
图14示出了安装测试系统660的图示，其包括测试仪模块化插 件670，所述插件670用柔软软线67连接到测试仪控制器700。
测试仪模块化插件670根据其接口类型具有配合连接器7、 7b或 7c并被构造成安装在插件-外壳100a或100b的盒3中，使得其配合 连接器分别与相应的外壳连接器2或2a接合。插件670包括前面板 60，可选地，其装备以快速释放按钮61 (而不是用于特殊移除工具 的接近孔43)以在完成测试和编程之后释放机械锁功能。优选地， 为从盒3释放测试仪插件，推两个按钮61。
优选地，前面板60装备以几个指示器。例如
- LAN线缆指示器62可以是颜色代码光形式，例如，构造成在 LAN线缆被测试为恰当运行(无断开和短路)时照亮的绿/红LED。在 优选实施例中，在存在LAN接线故障情况下红灯照亮。在该例子中， 故障详细情况将出现在装置的显示器70上。
_以太网供电指示器63可以是绿/红LED形式，其构造成在以太 网供电信号可用且对所测试端口正确运行时照亮绿灯。可选地，可测 试以太网供电的几个特性，如电压、电流容量、及噪声等级，且详细 结果将出现在装置的显示器70上。
_通信速度指示器64可以是多色LED的形式，其构造成在10Mbps 链路可用时照亮为琥珀色；在100Mbps链路可用使照亮为绿色；在 1Gbps链路可用时照亮为蓝色，及上述任何链路均不可用时不照亮。
-位置指示LED65，当由管理系统远程启动时照亮。该功能可用 于从远程的帮助台或维护控制台确认测试仪编程器装置连接到适当 的端口。另外，前面板60可选地装备以RF接线跟踪按钮73。当推该按 钮时，装置在LAN端口上产生强RF信号。这使技术人员能够使用特 殊的RF检测器跟踪连接的LAN接线。信号强度对LAN接线提供导向。
测试仪模块化插件670可被构造成执行一些测试功能并使用其 指示器独立于测试仪控制器700报告结果。如果LAN端口适当运行， 测试仪还可向管理服务器报告测试和编程结果。当对该端口进行另外 的测试时测试仪还可査验远程服务器。
当测试仪控制器700使用柔软软线67连接到前面板60上的控制 器线缆连接器66时，可得到更多的测试和编程功能。
或者，为执行任何测试，测试仪模块670必须连接到测试仪控制 器700。
测试仪控制器700包括具有字母数字及功能键的小键盘69、显 示器70如字母数字LCD显示器、及可选地指示器如
-电池低指示器71，其可以是红色LED的形式，当内部(可选 地，可再充电)电池已达到临界条件时照亮。-电源开指示器72，其可以是绿色LED的形式，当测试仪控制 器被打开时照亮。
或者，所有指示器可位于测试仪控制器700上。
为测试外壳100a (100b或100c)，测试仪插件模块60插入所 安装的盒3内。当全部插入时，测试仪插件模块机械上锁定在适当位 置并电(及光)连接到外壳连接器2 (2a)。
在打开测试仪控制器的基础上，几个照亮的LED指示进行测试的 己安装插座及其成缆的状态。
如果插座的位置存储器芯片2c己被编程，位置字符串可被读出 到控制器显示器70上。
用户可通过小键盘69输入字符串而编程所需的位置字符串并按 压特定功能键重新编程插座位置存储器芯片。
用户可将独一无二的位置参数编程到位置存储器芯片内以使能 进行自动位置检测和映射。位置存储器芯片2c中的数据可用于使能或禁止外壳或插件-外壳的模块的特定功能。例如，为阻止未经许可
的接入LAN，外壳可被停用，除非有效数据输入到位置存储器芯片2c
内，另外或作为选择，可在特定外壳内运行的插件模块的类型可由输 入位置存储器芯片的数据限制。
位置映射使服务器能够持续监视每一外壳内所插入模块的状态 及存在，并在任一模块被调整或去除时发出警报通知。警报通知可包 括有问题模块的物理位置信息。
或者，位置存储器芯片中的数据可以是出厂设置，及测试仪和编 程器系统可用于读所述信息以创建位置映射。
测试仪和编程器系统的另一功能是使能TCP/IP査验远程主机从 而进行测试。
另一选择是使能通过远程管理系统闪烁位置指示LED65以验证 测试仪/编程器实际上连接到正确的插座。
在插座被测试且其位置存储器芯片已成功编程之后，其准备好用 于安装来自多个匹配选件的任何模块插件。
在另一实施例中还使插座能用有效ID号编程存储器芯片。没有 这样的号，插件-外壳的任何计算装置将不能适当地工作。
在另一实施例中，编程存储器芯片使用将插入插座的插件的特有 有效ID号进行。计算及外壳的任何其它结合将不能适当地工作。
在一些实施例中，测试和编程装置包括编程位置存储器芯片需要 的特定硬件，因而防止未经许可地重新编程所述存储器芯片。
在一些实施例中，位置存储器芯片定义外壳的类。例如，类可限 制访问某些数据或功能。例如，外壳可被定义为属于限制为"只读" 操作的类，而没有写或删除服务器上的数据的授权，或限制为仅交换 VoIP数据等。在该实施例中，机构内的一些位置可具有不同的限制 或授权。例如，不管使用的计算装置如何，分类信息只可由指定位置 的用户访问。
42本领域技术人员应该清楚的是，测试和编程功能可使用其他工具 和系统实施实现。例如，外壳的功能可通过插入计算装置插件模块
610、 640或650进行测试。
本领域技术人员还应清楚的是，在本发明中公开的安全措施最好 为本领域已知的增大安全措施，如使用密码或硬件钥匙。
图15所示为无线LAN接入点677的另一模块化插件。
无线LAN接入点插件模块677根据其接口类型具有配合连接器7、 7b或7c，并被构造成安装在插件-外壳100a、 100b或100c的盒3中， 使得其配合连接器分别与相应的外壳连接器2或2a接合。
连接器2 (2a、 2b、 2d)提供插件模块677运行所需的功率及到 远程服务器8的数据链路。
插件模块677包括具有用于特殊移除工具的可选孔43的前面板
188。
构造插件模块677，使得其可容易地插入盒3中，最好通过将其 推到合适位置而无需工具。
插件模块677最好装备外部天线675，其用于在类似装备的装置 如膝上型电脑、移动电话、PDA、寻呼机、及RF连接的计算机外设之 间传输和接收RF信号。可选地，天线可隐蔽在模块内或远程安装。 该无线插件模块可支持IEEE 802. 11b/g/a、蓝牙或任何其它无线协 议。
可选地，前面板188被装备以指示器，如
-可选的电源指示器186，其可以是LED形式，当电源可用于插 入的模块时照亮。
-可选的链路指示器189，其可以是LED形式，当插入的模块能 够与网络开关或集线器10通信时照亮。
-可选的流量指示器(未在图中示出)，其可以是LED的形式， 当插入的模块与外部装置通信时照亮。
图15a所示为无线LAN接入点677的模块化插件的框图150。无线LAN接入点插件模块677根据其接口类型具有配合连接器7 、 7b或7c，并被构造成安装在插件-外壳100a、 100b或100c的盒3中， 使得其配合连接器分别与相应的外壳连接器2或2a接合。配合连接 器7、 7b或7c与连接在LAN控制器(MAC) 22和根据其类型通过配 合连接器7或7b连接到所述装置的LAN介质之间的局域网收发器24 (物理层模块)连接。
LAN收发器24可借助于介质独立接口 (Mil)总线或通过其它互 连总线连接到局域网控制器22。
局域网收发器24可支持100BASE-TX、 100BASEFX、 10BASE-T及 千兆LAN或其它LAN协议。
以太网供电电路25从LAN收发器24得到功率以供电所有装置电 路。该电路可与工业标准如IEEE 802. 3af兼容以与标准电源开关和 集线器一起运行。该电路包含用电装置(PD)模块如输入滤波器、整 流器、检测、分类、隔离开关及单独的降频变换器，其转换电源以将 LAN48伏特功率降低到功率装置电路需要的低压稳定电源。该模块可 包含所需的逻辑及适当的标准所需的信令以组合在这样的接口中。
电源26使用以太网供电功率25并将其转换为不同装置电路所需 要的适当电压输出。该模块还可包括计时电路以提供其他电路的加电 顺序。其还可包含复位信号发生以使能适当地启动和进行功率中断检
局域网控制器22连接到主要内部总线18。该连接使通过无线LAN 接收和传输的且在总线18上可用的数据能与有线UN基础设施通信。 数据通过外壳连接器2、配合连接器7、 7b或7c、 L認收发器24、 LAN 控制器(MAC) 22从建筑物LAN基础设施1传到内部总线18。
MAC和微控制器110被编程以实现实施所选无线协议(例如IEEE 802. llg)所需的各种控制和运行功能。其连接到RAM112以保存程序 和数据包，并连接到ROMlll以永久保存程序和设置。
MAC和微控制器110连接到基带模块(raY) 109，其负责频率发 生及信号和调制监视。该模块驱动产生无线电调制信号的数模转换器(DAC) 107。其还连接到模数转换器(ADC) 107以捕获无线电接收 的信号并将其转换为数字流。基带模块还控制频率合成器104，其根 据MAC微控制器110指令产生无线电载波频率。
无线电部分包括与所使用频率范围匹配的天线675、将天线按需 连接到接收器或发射器电路的RF开关102。可选的RF滤波器101可 插入在RF天线675的前面以滤波到灵敏RF接收器103的不需要的 RF噪声，且可选地执行阻抗匹配。接收器模块103通常运行在较低 的中频(IF)。发射器105调制所产生的、带有传输数据的载波信号 并将其放大到所需的RF输出级。无线电部分106中的偏置及控制模 块监控发射器输出功率及多个其它参数以使能调谐的运行并符合多 种协议和管理规则。
类似于图9和9a的层结构可应用于其它模块化插件。例如，用 于构建分别如图15和15a的框图150中所示的RF LAN插件667。根 据本发明的示例性实施例，根据图9的三层可包括
-核心层基带处理器109、MAC和微控制器110、RAM112、R0M111、 LAN控制器22、 ADC107和DAC108。
-外设及电源层电源26、 P0E25、 LAN收发器24、配合连接器 7 (7b或7c)。
_前面板层天线675、 RF滤波器101、 RF开关102、接收器103、 频率合成器104、发射器105及偏置/控制106 (可以有其它好的组 合)…
本领域技术人员应清楚的是，在保持根据本发明的一般层结构的 同时所述组件也可有其它安排。
图16所示为具有前述附图中呈现的以太网供电用电装置(PD) 的功率输入块的更详细可能实施。
以太网供电TO实施框图176给出了图8、 lla、 12d、 12e和15a 中所见的块25和26的内部结构。
未来设计安装在墙壁外壳3内的有源插件可使用相同或类似的 获取功率的方法。配合连接器7或7b分别连接到外壳连接器2或2a。配合连接器7或7b将插件电路连接到L認基础设施及连接到多 个其它外部功能。使用IEEE 802. llaf连接的网络，36和57伏特之 间的DC电压将呈现在TX (插针3-6)及RX (插针卜2)侧之间或在 备用线缆对插针4-5和插针7-8之间。TX和RX信号对连接到LAN变 压器211。该变压器提供电压隔离及与连接的LAN收发器(PHY) 22 的阻抗匹配。LAN收发器22分别通过TX和RX对发送和接收数据包。 对LAN运行几乎没有影响，二极管全桥整流器212取得输入DC电压 并对其进行整流以确保适当的极性。之后，所得到的DC电压-标称 48伏特通过EMI滤波器213以降低引入及引出电磁干扰级别。从这 里其通过检测电路214，所述检测电路向连接的开关或功率注入器功 率源设备电路等发出该特定装置与以太网供电标准匹配的信号。适当 的信号通常使用25K0hm的电阻器获得。DC电压通常从检测电路连接 到分类电路215。该电路向开关或功率注入器发出关于用电装置(特 定插件)的功耗类别的信号。该分类通常在向PD提供全部功率进行 适当功率管理之前执行。为在初始检测和分类阶段隔离装置负载，需 要隔离电路216。 DC功率通常从隔离电路216连接到独立的DC-DC转 换器217。某些标准要求隔离以避免安全性危险。通常，在介质侧(墙 壁LAN基础设施)和装置电路之间要求1500VAC隔离。该隔离势垒在 图中示为虚线220。数据侧的隔离使用LAN变压器211实现，同时在 DC-DC中，其通常通过回扫变压器218及光耦合器反馈装置219实现。 隔离的DC-DC转换器217的负DC输出连接到主要装置接地，同时正 侧(通常5V或3. 3V)221连接到多个内部电源及多个电子电路。DC-DC 阵列和/或线性电源用于进一步产生装置运行所需要的另外的低电 压。在该实施例中，DC-DC电源A 222通过其输出223产生电压A。 DC-DC电源B 224通过其输出225产生不同的电压B。线性电源C226 也通过其输出227产生不同的电压C。
应注意，电源(线性对DC-DC电源)的数量及类型根据电路需要 进行选择。例如，如果所需要的输出接近输入电压，则最好实施线性 电源，而不是DC-DC变换器。
46作为另一选择，5V DC电源可用某一逻辑电路从面板安装的DC 插座连接到5V电源层221。这使得在以太网供电基础设施不可用的 情况下能进行适当的装置运行。图17为根据本发明的电力线网络输入块的更详细的可能实施。 电力线网络实施框图178更详细地给出了图8a中所见的块26、 33和34的内部结构。7c是适于经受连接到外壳连接器的高电压 (110-230VAC)的配合连接器。连接器的插针1为相、插针2为接地、 及插针3为中性。当插件安装在外壳盒中时，来自建筑物电源线的功 率连接到这三个插针。输入功率连接到耦合变压器230及连接到对装 置进行供电的AC-DC电源235。 AC-DC电源电路将输入电压降低到5V DC221以供电内部的DC-DC降频变换器222、 224和226。这些DC-DC 电源产生对装置内部电路进行供电所需的内部DC电压223、 225和 227。耦合变压器230和AC-DC电源235内的内部变压器使装置的其余 部分与电力线中可得的高电压隔离。隔离势垒220用作隔离两侧之间 的至少1500V的安全措施。在电力线上携载的有源网络数据之外的任何东西均由连接到耦 合变压器230的高通滤波器231滤波。之后，滤波后的信号连接到模 拟前端(AFE) 232。 AFE包含另外的自适应滤波、多路复用器、接收 器、驱动器、模数、数模及AGC电路以连接在基带模块233的数字侧 和耦合变压器230的模拟信号之间。基带模块233包含处理器、MAC、 raY、 DSP及另外的电路以处理所有网络层和活动。之后，其使用直 接总线连接、USB、 MII或任何其它普通连接连接到另一插件电路。图18所示为电力线网络LAN插座720的另一模块化插件。该插件包含可选的通道电源插座734以使能连接多个电气设备， 及包括LAN插座732以使能连接多种能接入网络的设备如计算机、膝 上型电脑、PDA、网络打印机等。前面板还被安装以可选的接近孔43以用于插件锁定-解锁特殊 移除工具。通过用主电源插件-外壳100c替代标准家用电源出口及将电力 线网络LAN插座720插入其中，数据均可方便地得到。例如，工作站 或LAN打印机可连接在房屋中的任何地方，而不必重新布线电源或数 据线，只需对现有基础设施进行很小的修改。安装所要求的技术性非 常小。该示例性的实施例用作共享电系统的建筑物电力线和网络设备 之间的网桥以创建局域网。为进一步增强其安全性和可用性，该装置 可包含加密/解密能力、基于环球网的管理入口和管理代理。图19所示为具有LAN端口和通道电源插座的本发明模块化插件 的框图722。配合连接器7c将插件电路连接到与外壳及可选的位置存储器芯 片2c连接的建筑物电力线lc (ld、 le)基础设施。安装在插件前面板中的通道电源插座734通过可选的保护装置 735向连接的设备提供功率。保护装置可以是过电流、过电压、浪涌 电流或任何其它类型的保护装置。配合连接器7c还向电力线网络电路33提供功率。该电路获取叠 加在电源线上的数据并提供标准网络栈以与LAN收发器24连接。LAN 收发器24连接到安装在插件前面板中的磁性元件和LAN插座732。可选地，小的内部独立电源34获取内部电路需要的功率并将其 转换为低DC电压。该电压在电源26中进一歩转换为对装置电路进行 供电所需要的所有DC电压27 。线35中包围的区域代表高电压电路， 由于安全原因，其与装置中的其它区域电隔离。图19所示为具有LAN端口和通道电源插座的本发明模块化插件 的框图722。配合连接器7c将插件电路连接到与外壳连接的建筑物电力线基 础设施。安装在插件前面板中的电源插座734通过可选的保护装置735向 连接的设备提供功率。保护装置可以是过电流、过电压、浪涌电流或 任何其它类型的保护装置。48配合连接器7c还向电力线网络电路33提供功率。该电路获取叠 加在电源线上的数据并提供标准网络栈以与LAN收发器24连接。LAN 收发器24连接到安装在插件前面板中的磁性元件和LAN插座732。
可选地，小的内部独立电源34获取内部电路需要的功率并将其 转换为低DC电压。该电压在电源26中进一步转换为对装置电路进行 供电所需要的所有DC电压27。线35中包围的区域代表高电压电路， 由于安全原因，其与装置中的其它区域电隔离。
图20进一步详细地示出了图1中呈现的外壳连接器块2的截面 图。外壳连接器的主要功能是电连接在建筑物LAN线缆1和可动插件 -外壳接触件7 (为清晰起见在此未示出-己在图1中示出)之间。
LAN线缆1通过块400机械上固定到连接器模块，所述块400最 好由金属制成，其既用作将线缆1固定到模块2的摩擦垫又用作将线 缆屏蔽适当地连接到外壳屏蔽3的屏蔽组件。所述块400在万一雷击 时可传导高电流，因此其可由固态金属建成。上罩425通过在线缆上 提供正的向下压力将线缆固定到块400上。
安装金属片410以使线缆能巻为屏蔽的LAN线缆1中包含的8个 导体401。特殊的手工工具可用于将某一导体推到其金属片410以通 过导体绝缘层提供良好的电接触。8个金属片中的每一个均被标记颜 色402以说明应连接到该金属片的适当导体。多种其它机电方法可用 于将LAN线缆1导体401固定和连接到外壳连接器2。
8个金属片410被焊接在小的接触件PCB412内。该两面PCB用 作外壳连接器2的组件载体和导体。在顶面连接8个金属片，在底部 有8-12个镀金连接器条404，其按与插件配合接触件7 (为清晰起见 未在此示出)全接触的方式置放。同样，在该PCB412的底部有可选 的雷击火花隙415以保护插件电路免遭因雷击产生的高电压。雷击火 花隙415可实施为PCB上的简单印刷图案或通过连接通孔或SMT元件 实现。从PCB412顶面到底部的电信号连接借助于通路孔如418完成。
可选的位置存储器芯片2c可安装在连接器块内以进一步改善外 壳功能性。为降低成本，所述芯片2c可使用板载芯片技术直接组装在PCB412的顶面上。芯片2c可由封装层覆盖以保护其免遭机械和潮
湿损害。
罩425对组装提供机械保护并将8个巻曲的导体401中的每一个 固定到适当的金属片410。所述罩还可用作屏蔽及将LAN线缆1固定 到金属块400。
为有助于方便安装和支撑，连接器块2通过可动措施固定到外壳 组件3。
本领域技术人员应清楚的是，对其它类型的LAN或电源标准也可 进行类似的构造。例如，导体的数量可变化，而不会背离根据本发明 的一般结构。
具体地，主要家用线路lc、 ld和le可能代替1的8根以太网线。 在这种情况下，应使用适当的高电压绝缘及更高电流承载能力的连接 器°
在本发明已结合目前认为最实用和优选实施例描述的同时，应当 理解，本发明不限于公开的实施例，相反，其应覆盖包括在所附权利 要求的精神和范围内的多种修改和等效方案。
本发明已结合某些示例性实施例进行描述；对本领域技术人员而 言多种修改显而易见且可容易地完成，而不会背离上述示教的精神和 范围。
应当理解，结合一实施例描述的特征和/或步骤可用于其它实施 例，及不是本发明的所有实施例均具有在特定附图中所示或结合实施 例之一所述的所有特征和/或步骤。本领域技术人员将可对所描述的 实施例进行变化。
应注意，部分上述实施例描述了发明人预期的最佳模式，因此包 括可能对本发明不是必需及作为例子描述的结构、步骤或结构和歩骤 的细节。如本领域公知的，在此所述的结构和步骤可由执行相同功能 的等效方案代替，即使结构或步骤不同。因此，本发明的范围仅由权利要求中使用的元件和限制进行确 定。在此使用的术语"包括"、"包含"及其语法变化意为"包括但 不必限于"。
权利要求
1、适于接收插入式计算装置的外壳，包括导热盒，其大小适于安装在标准墙壁切口内，其固定到墙壁、地板或家具上；附着到所述盒上并连接到LAN系统的连接器，所述连接器适于与插入式计算装置配合以向计算装置提供LAN和电力连通性。
2、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中计算装 置由LAN系统上远程供应的电压供电。
3、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中LAN系 统是铜线以太网。
4、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中LAN系 统是基于光纤的系统。
5、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中LAN数 据在连接的干线电力线上传输。
6、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中所述盒 包括由导热材料制成的装饰框以帮助插入式计算装置散热。
7、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中所述盒 被装备以用于将插入式计算装置固定到所述盒上的锁定机构。
8、 根据权利要求7的用于插入式计算装置的外壳，其中所述锁 定机构使能容易地插入所述插入式计算装置但防止在不使用特殊工 具的情况下去除所述插入式计算装置。
9、 根据权利要求8的用于插入式计算装置的外壳，其中所述锁 定机构需要特别合适的钥匙，其机械上适于打开一个或多个外壳锁。
10、 根据权利要求7的用于插入式计算装置的外壳，其中所述锁 定机构还连到机电、磁性或光学开关以检测插件解锁及报告该事件。
11、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中外壳安 装有连接到所述连接器的非易失性位置存储器，从而向插入式计算装 置提供外壳的身份信息和位置。
12、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中所述连接器向非易失性位置存储器提供插入式装置LAN数据、电功率及接□。
13、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中所述连接器还包括过电压保护装置，以保护插入式计算装置免遭雷击及其它 感应的高电压损害。
14、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中所述盒 还包括屏蔽及滤波装置，以减少所传导和发射的电磁辐射对插入式计 算装置和周围环境的影响。
15、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中所述连接器包括多个连接器条或接触件，以与插件配合连接器可靠接触； 安装的多个金属片，以使能在线缆导体和所述连接器条或接触件 之间进行可靠的电及机械连接；及机械上固定所述金属片的绝缘体部件。
16、 根据权利要求15的用于插入式计算装置的外壳，其中所述 连接器还包括闪电火花隙以保护插件电路免遭高电压损害。
17、 根据权利要求15的用于插入式计算装置的外壳，其中所述 金属片还包括巻曲所连接导线的装置。
18、 根据权利要求15的用于插入式计算装置的外壳，其中所述 金属片还包括可挠接触件以使能线缆连接而不需要特殊工具。
19、 根据权利要求15的用于插入式计算装置的外壳，其中所述 接触件印刷在印刷电路板上，所述印刷电路板形成连接器结构的机械 基板。
20、 根据权利要求19的用于插入式计算装置的外壳，其中所述 印刷电路板还包括印刷的火花隙以免遭高电压损害。
21、 根据权利要求19的用于插入式计算装置的外壳，其中所述 印刷电路板还包括焊接的保护装置以进一步进行保护以免遭高电压 损害。
22、 根据权利要求19的用于插入式计算装置的外壳，其中所述 印刷电路板还包括焊接的非易失性位置存储设备。
23、 根据权利要求19的用于插入式计算装置的外壳，其中所述 印刷电路板还包括使用板载芯片或类似技术直接连接到所述印刷电 路板的非易失性位置存储设备。
24、 根据权利要求19的用于插入式计算装置的外壳，其中所述 绝缘体还包括颜色编码的标记以指示将要连接的适当导线颜色。
25、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中所述连 接器包括使能将线缆导线直接焊接到连接器接触件上的装置。
26、 根据权利要求1的用于插入式计算装置的外壳，其中所述连 接器包括闪电火花隙以保护插件电路免遭高电压尖峰信号损害。
27、 配置用于插入式计算装置的外壳内的非易失性位置存储器的 方法，包括步骤将编程及测试插件插入所述外壳内； 编程非易失性位置存储器。
28、 根据权利要求27的配置用于插入式计算装置的外壳内的非 易失性位置存储器的方法，还包括步骤测试非易失性存储器及相关的接线；用户人工将外壳位置及可能其它相应的参数输入编程及测试插 件装置；及验证适当的数据已被编程到非易失性存储器中。
全文摘要
本发明致力于提供用于安装在墙壁或地板上、嵌入在LAN插座或主电源出口内的用于计算插件装置的外壳。外壳中的连接器最好向插入的计算装置既提供数据又提供电功率。外壳由导热材料制成以帮助散发插入的装置所产生的热量。锁定机构使能容易地插入计算插件，但防止在不使用特殊工具的情况下去除所述插件。该共用外壳使能容易地安装计算装置模块及多个可插入该相同外壳内的其它兼容装置。
文档编号H02G3/08GK101517851SQ200680009848
公开日2009年8月26日 申请日期2006年2月14日 优先权日2005年2月18日
发明者阿维夫·索弗 申请人:芯片Pc以色列公司