专利名称：电源接线板的制作方法
相关申请的交叉引用本申请要求2005年9月28日提交的名称为“电源接线板”的美国临时申请号No.60/721,131的优先权。
背景技术：
由于在安装具有可能会满足网络接线的功率需求的设备时不需要安装单独的电网，所以通过网络电缆提供功率的网络很受欢迎。需要提高引入到网络电缆的功率。
发明内容
公开了一种电信行业协会(TIA)类型5e和6兼容的(即，支持千兆赫范围内的通信)电源接线板(PPP)，其与相应的国际标准类型相兼容，并且支持诸如以太网供电(PoE)的网络供电(PoN)。例如，PPP可以用在交叉连接和互连结构网络的中间段。因此，PPP可以通过直接连接到水平电缆线路而组合作为建筑物永久连接的构成部件。在这样组合时，建筑物永久连接是类型5e和6相适应并且可以支持诸如以太网供电(PoE)的网络供电(PoN)。
在包括接线板的交叉连接和互连结构中，PPP可以替代接线板而不需要另外的架放空间，提供相同的配电灵活性，将功率引入到网络电缆中，并且提供智能处理以执行本地控制和监视功能以及网络策略的实行。
PPP可以包括两个电源输入端口，使得两个电源可以以容错方式用于供电每块PPP。此外，PPP电子线路可以分成至少两个功率无关部分，每个都由单独的电源层供电。来自电源输入的组合功率可以转换成将功率输送到两个电源层的至少两个独立的电源输出。一个电源层可以将功率提供给包括处理器和支撑硬件的公共电路，而另一个电源层可以为端口电路提供功率。
公共电路和端口电路的电路之间的所有通信可以通过光耦合器和电容器或者二者之一(功率隔离装置)进行功率绝缘，例如，使得一个电源层中的电源故障不会导致另一个电源层的电源故障。这样，端口电路和/或公共电路即使在另一电路电源故障的情况下也可以执行其功能。因此，可以在电源层层面实现容错。
PPP可以提供供电设备(PD)询问和电源管理能力。例如，PPP可以检测PD的连接和断开连接，自动确定功率需求，并且为PD提供电源。每个端口可以定期检查传统设备(与IEEE 802.3af不兼容的具有PoN功能的设备)并且进行相应调节。此外，可以对每个端口提供电流限制。
PPP可以相应于每个端口提供LED指示。LED功能可以包括PD连接的指示，表明PD是否是IEEE 802.3af相适应的设备或传统设备，以及电流限制状况的指示。另外，LED可以被控制以通过改变颜色、导通或关断，和/或调节闪烁率来帮助移动、添加和改变网络电缆接线。
可以提供其它LED来指示PPP状态和/或PPP网络连接状态。例如，联机电流管理器可以确定来自一个或多个电源的电压和电流，并且控制PPP的LED，以指示诸如超出功率消耗阈值、电压电平高于或低于特定阈值，或者超出总电流输出阈值的状况。LED指示器可以提供给输入和输出网络连接端口。
输入和输出网络连接端口可以采用链结构支持多PPP连接。例如，每个网络接口可以设有LED以指示诸如连接失败的端口状态。链结构可以为PPP之外的设备(像电源)提供网络连接并且帮助保护开关端口利用。
每个PPP可以包括处理器，以为监视和控制PPP接口提供本地智能化并且提供与一个或多个网络管理系统(NMS)和/或单元管理系统(EMS)的接口。安装过程中，可以输入诸如房间号、在机架中的机架号和/或位置之类的本地物理地址信息并且被保存在非易变存储器中。例如，当通过改变水平电缆连接使PPP被重新配置时还可以重新输入物理地址信息。处理器可以将本地物理地址信息上载到NMS/EMS。此外，当PD被连接或断开连接时，非易变存储器中的端口状态会改变。这些改变与任意识别信息一起可以被自动报告给NMS/EMS或者被存储以便在NMS/EMS请求时随后恢复。
NMS可以提供全部的网络控制并且包含许多网络设备，而EMS可以被更多地本地集中。例如，EMS可以指向单个PPP，即使它可以访问所有的网络连接设备。NMS/EMS可以执行像下面的这些功能1.监视
a.网络或网络分支的连接性，b.PPP的功率消耗状况，c.PPP的特定端口的连接状况，d.PPP和/或电源处的电源状况，以及e.PPP网络连接故障，2.将控制参数传送到PPP进行控制a.设置PPP功率消耗电平，b.为每个端口功率划分低级、中级或高级优先权，c.在例如停电或者测试期间根据优先权选择使端口接通或关断，d.激励端口LED以支持移动、添加和改变连接，e.为软件更新下载软件到PPP；以及3.网络策略配置a.安全策略，b.功率消耗和分配。
NMS/EMS可以包括图形用户界面(GUI)以帮助操作者控制和监视网络。例如，GUI可以显示整个网络、部分网络(子网络)，或者例如像子网络的PPP这样的特定单元类型的拓扑。GUI可以显示特定机架的所有PPP并且提供任一PPP的每个端口的诸如本地地址、MAC地址、功率消耗和/或电流限制状况的信息.。这样，操作者可以浏览仅仅相关设备的一个或多个状况并且能够有效确定网络或者网络分支的状况。
将参考下列附图对本发明进行详细描述，其中相同的标号表示相同的元件，其中图1示出了示意性的网络系统；图2示出了示意性的建筑平面布置图；图3A示出了第一常规LAN交叉连接结构；图3B示出了第二常规LAN交叉连接结构；图4A示出了示意性的LAN交叉连接结构；图4B示出了示意性的PPP的LAN互连结构；
图5示出了PPP的示意性前部透视图；图6示出了PPP的示意性后部透视图；图7示出了下冲块(punch-down block)的示意性透视图；图8示出了示意性的接地母线；图9示出了安装在设备机架中的三个PPP和电源的示意性后视平面图；图10示出了示意性的PPP输入功率二极管电路；图11示出了示意性的内部以太网开关；图12示出了示意性的PPP硬件框图；图13示出了电流管理器的示意性框图；图14示出了PoE管理器的示意性框图；图15示出了LED管理器的示意性框图；图16示出了示意性的PD检测流程图；图17示出了示意性的传统设备检测流程图；图18A示出了示意性的传统供电设备检测器和所连接的传统设备；以及图18B示出了示意性的反极性开关。
具体实施例方式
图1示出了示意性的网络系统100，该网络系统支持诸如PoE之类的PoN，并且通过网络104以及本地网络(LAN)106和108为终端用户设备116-126(例如IP电话语音、计算机等)，一个或多个单元管理系统(EMS)112和114，以及网络管理系统(NMS)110提供网络连接性。LAN 106和108可以分别通过链路134和136连接到网络104；EMS 112和114可以分别通过链路130和132连接到LAN106和108；NMS 110可以通过链路128连接到网络104。
例如，PoN可以通过在LAN 106和108中提供诸如PPP的功率引入单元来实现。在建筑安装中，PPP可以与诸如开关、集线器、接线板等其它LAN设备一起设置在像19”机架这样的机架中。例如。机架可以安放在使外部网络馈线进入建筑物处的设备柜中，LAN开关可以通过网络开关连接到网络馈线。
图2示出了用于平面地区204的建筑物202的建筑平面布置图200的示意性设备柜206。在这个实例中，LAN 106提供建筑物202的层2，LAN 108提供包括工作区210-214的层3。LAN 108可以通过网络开关208连接到网络104，该网络开关可以为建筑物202的所有LAN提供连接到网络104。LAN 108可以通过墙壁插座218-222借助水平电缆216耦合到终端用户设备122-126，并且可以通过插座218-222将功率转移到终端用户设备122-126。
LAN可以具有诸如以太网星形结构的许多结构，例如，其包括允许终端用户设备和/或其它网络之间通信的以太网开关(开关)。在星形结构中，终端用户设备可以以交叉连接结构或者互连结构连接到开关。图3A示出了采用两个常规接线板的第一常规LAN交叉连接结构。如图3A所示，采用LAN 106作为例子，开关230的所有端口都通过电缆连接到常规接线板232，该电缆从开关230上的开关端口连接到常规接线板232后侧的下冲块。终端用户设备116-120可以通过水平电缆和接线板234后面的下冲块(未示出)直接或间接连接到接线板234。通过改变接线板232的前部端口和接线板234的前部端口之间的接插线连接可以很容易地建立和/或修改接线板232和接线板234之间的连接。这种交叉连接结构使得简易性和灵活性最佳，利用这种结构可以建立、更改或拆除水平电缆线路之间的连接。
图3B示出了采用功率集线器和常规接线板的第二常规LAN交叉连接结构。如图3B所示，采用LAN 106作为例子，开关230的所有端口都通过电缆连接到常规功率集线器233，该电缆从开关230上的开关端口连接到功率集线器233的顶排端口。终端用户设备116-120可以通过水平电缆和接线板234后面的下冲块(未示出)直接或间接连接到常规接线板234。通过改变功率集线器233的下前部端口和接线板234的前部端口之间的接插线连接可以很容易地建立和/或修改功率集线器233和接线板234之间的连接。如图3A所述，这种交叉连接结构使得简易性和灵活性最佳，利用这种结构可以建立、更改或拆除水平电缆线路之间的连接。
由于包括功率集线器233，所以图3B所示的交叉连接结构能够通过各自的水平电缆网络连接引入PoN功率。然而，由于输入端口和输出端口都在功率集线器的前面，所以功率集线器在标准设备机架中对垂直空间的需求是常规接线板的两倍。因此，在交叉连接结构中采用功率集线器的大网络的空间需求明显大于基于接线板的交叉连接结构的空间需求。
在PoN的广泛接受之前，主要是设计大尺寸配置的网络基础结构布局。因此，交叉连接结构配置和容纳这些结构的设备室主要基于设备机架数和内部设备机架布局，该布局基于采用标准设备机架和单高度常规接线板的交叉连接结构的使用，如图3A所示。
理论上，网络管理员应该能够通过用功率集线器(例如，功率集线器233)更换如图3A所示的结构所示的常规接线板(例如，接线板232)而将PoN服务引入到网络，以得到如图3B所示的结构。然而，功率集线器对垂直高度增加的需求通常阻碍了这种简单方法的实施。由于功率集线器对垂直机架空间的需求增加，所以在采用功率集线器的基于交叉连接配置的网络基础结构中引入PoN能够导致费用明显增加，这是由于需要1.改变内部机架结构和电缆结构；2.设备机架被加入到设备室；3.扩展设备室以容纳数量增加的设备机架；4.重新安放现有的电缆和电缆托架结构，以与设备机架布局的改变相适应。
由于PPP可以具有基本与常规接线板相同的尺寸，所以PPP支持PoN服务的引入而不用增加，或者不利地影响设备机架的空间需求。因此，PPP允许用数量减少的设备机架和减小的整个占地空间需求在采用PoN引入的功率集线器的新设备室设计的基础上，设计采用PoN引入的PPP的新设备室。另外，PPP允许在采用常规接线板的任意配置网络内部无缝引入PoN服务，而不影响现有的设备机架或电缆结构，从而大大降低将PoN引入到现有网络的整个成本，并且允许PoN服务被引入到其中采用功率集线器的相同PoN引入将使成本非常昂贵的现有网络中。
图4A示出了示意性的基于PPP的LAN交叉连接结构，其支持PoN服务。如图4A所示，采用LAN 108作为例子，开关230的所有端口都通过电缆连接到常规接线板232，该电缆从开关230上的开关端口连接到常规接线板232后侧的下冲块。终端用户设备122-126可以通过水平电缆和PPP 242后面的下冲块(未示出)直接或间接连接到PPP 242。通过改变接线板232前面端口和PPP 242前面端口之间的接插线连接，可以很容易地建立和/或修改接线板232和PPP 242之间的连接。请注意，接线板232和PPP 242的位置可以互换，而不影响图4A所示的LAN交叉连接结构的性能。另外，可以在上述结构之一和建筑物水平电缆之间插入另外的接线板。
图4B示出了示意性的基于PPP的LAN互连结构，其支持PoN服务。如图4B所示，采用LAN 108作为例子，终端用户设备122-126可以通过水平电缆和PPP 242后面的下冲块(未示出)直接或间接连接到PPP 242。通过改变开关230前面端口和PPP 242前面端口之间的接插线连接，可以很容易地建立和/或修改开关230和PPP 242之间的连接。在互连结构中，如图4B所示，负责确定和/或拆除和/或改变终端用户(通过水平电缆线路)和开关之间的连接的技术人员需要靠近开关230。因此，这样的一种结构被认为比图4A和4B所示的等效交叉连接结构更缺少安全性。这种互连结构典型地安装在不需要安全结构和对开关230安全控制的网络中。
如上论述，PPP能够通过简单的替换或替代常规接线板而将PoN服务引入到新的或者现有LAN中。这样，PPP能够支持交叉连接结构(如图4A所示)和互连结构(如图4B所示)。
建筑物水平电缆线路典型地在一个或多个用作水平电缆分界点的设备室接线板处终止。这种分界接线板提供清晰的水平电缆线路电缆的物理终端。此外，基于接线板的分界点使得水平电缆线路中的各个网络电缆很容易测试TIA类型5e和6的适应性，并且保证允许在先手动切断水平电缆线路，该线路是从例如电缆安装工人到例如负责将设备连接到水平电缆线路的网络工程师的水平电缆线路。在当前的工业实践中，接线板的后部下冲块被认为是水平电缆线路足够可靠且稳定的端点。然而，在当前的工业标准下，位于集线器前面的RJ-45插座不被认为是用于水平电缆线路的足够可靠且稳定的端点。
相应地，虽然PPP能够支持交叉连接结构和互连结构，功率集线器只能够支持交叉连接结构。另外，在交叉连接结构中采用PPP 242(例如，通过替换图3A中的接线板232或接线板234)以将PoE服务引入到现有的交叉连接结构中而对设备机架和现有的电缆线路/设备布局没有不利影响。在交叉连接结构中采用PPP 242(例如，通过替换图3B中的功率集线器233)以维持PoE服务并且对于每个用PPP替换的功率集线器来说节省了机架空间。在互连结构中采用PPP 242(如图4B所示)来替换现有的或计划的交叉连接结构使得整个空间比等效交叉连接结构节省了将近50％。在将无功率网络升级到PoE网络时，这种节省对机架空间管理来说是很重要的。另外地，互连结构取消了对功率集线器和常规接线板之间的接插线的需要，从而减少所需电缆的数量，降低LAN设备室中的电缆拥挤，并且降低相关网络连接故障的可能性。
另一方面，上述的功率集线器不能够在现有的交叉连接结构中被替代而对现有的设备机架空间需求没有不利影响，并且在某些情况下对设备室设备机架数目、设备布局和电缆线路布局有不利影响。另外，由于上述原因，功率集线器不能支持互连结构，并由此不能允许通过在互连结构是可接受的设备中采用互连结构而使这些设备实现空间的节省。
总之，不考虑现有设备室是交叉连接结构还是互连结构，可以利用基于PPP的方法将PoE引入而不影响设备室的空间需求。PPP方法可以避免重要的基础结构计划和/或与基于功率集线器方法相关的基础结构升级。
示意性的NMS在2005年8月24日提交的、名称为“用于网络管理的系统和方法(SYSTEMS AND METHODS FOR NETWORK MANAGEMENT)”的美国专利申请No.11/209,817中公开，其全文包括所引用的文献都在此援引作为参考。EMS可以是定制为至少提供NMS特征的子集的NMS，但是可以包括所有的NMS特征。EMS可以配置为符合一组特定的智能网络设备。
诸如NMS 110和EMS 112-114(图1)之类的NMS/EMS可以维护设备信息的数据库，该信息可以通过网络系统100从智能网络设备(例如，PPP)重新找回。NMS/EMS还可以维护数据库内部的逻辑和物理拓扑信息，该信息描述网络系统100内部的设备连接性。物理拓扑信息可以包括每个网络设备、诸如建筑物/楼面/房间数字标识这样的网络设备的物理位置、机架身份以及相对于设备机架、PPP、PPP端口、PPP电源的位置等的唯一标识。本地拓扑信息可以包括像PPP身份、PPP端口号、插座身份、水平电缆和工作区插座身份、电源身份等这样的网络设备连接。数据库可以包含主要电缆性能检测。
PPP可以用作与PPP的位置和PPP内部的每个端口所支持的工作区的位置相关的物理地址信息的主要存储库。例如，安装时，PPP可以配备逻辑和物理位置信息(例如，建筑物、楼面、房间、GPS坐标、IP地址、IP掩模、故障IP网关等等)。PPP可以提供这种信息给NMS/EMS，从而保证存储在NMS/EMS中的逻辑和物理地址信息与实际网络状态一致。此外，在每个PPP端口通过下冲块连接到输入电缆时，该电缆所服务的地址可以进入PPP。例如，如果PPP被配置为水平电缆分隔接线板，那么像电缆所支持的工作区(例如，建筑物/楼面/工作区/墙上插座等等)这样的信息可以输入到PPP中并且存储在非易变存储器中。如果PPP被配置为开关接线板接口，那么与电缆所支持的开关端口相关的信息(例如，建筑物/楼面/设备室/开关/端口等等)可以输入并且存储在PPP中。这种位置信息可以存储在由定义界面文件(DIF)规定的数据结构中。在简单网络管理协议(SNMP)中，DIF与管理信息库(MIB)对应。当NMS/EMS请求存储在PPP的DIF数据结构中的信息时，PPP可以通过传输存储在这个数据结构中的数据到NMS/EMS来响应这个请求，其可以将相应数据结构中的数据存储在NMS/EMS中。例如，NMS/EMS可以具有带数据结构的DIF，该数据结构包括与PPP DIF定义的数据结构相同的数据结构，使得PPP的数据结构中的信息可以重新找回并且存储在NMS/EMS中的相应数据结构中。
此外，NMS/EMS可以发送PPP控制参数以控制PPP。可以根据PPP和NMS/EMS所共有的DIF存储控制参数，使得可以实现有效数据传送。每个网络设备可以具有唯一的DIF。因此，NMS/EMS存储网络系统100内或配置为控制和/或监视的分支网络内的所有唯一的DIF。
图5-8示出了PPP 400的示意性结构。图5示出了示意PPP前板402，该前板402可以包括一系统状态LED 410、大量端口404、大量端口状态LED 406(其中每个LED 406对应一个端口404)、大量端口标签408，其可以是适应的TIA-606-A，以及例如用于装进机架的两个机架安装支架412。
图6示出了示意性PPP后板420的后视图，该后板420可以包括两个功率输入端口422和424、网络管理输入端口426、网络管理输出端口428、分别与网络管理输入和输出端口426和428相应的两个状态LED 430和432、由每组三个下冲块434的八组构成的多个下冲块434，以及从PPP 400的侧板延伸的一对配电板436和438。配电板436和438保护下冲块434不被物理损坏。例如，配电板436和438使PPP 400的后面向下支撑在平面上而不使下冲块434受损。
如图7所示，下冲块434使水平电缆216这样的电缆导线连接到PPP 400。下冲块434的损坏会导致PPP不能使用。因此，配电板436和438降低了因损坏下冲块434而使PPP 400受损的风险。
每个配电板436和438可以包括充当接地点440的孔。如图8所示，PPP 400可以通过连接接地点440和机架上的点之间的接地带442而可靠接地到机架。
图9示出了安装到机架600上的三个PPP 500a、500b和500c以及电源602的例子。电源602可以是单个电源或者可以是多个电源的组合。例如，如果电源602包括两个电源，那么每个电源可以独立连接到冗余电源配置中的每个PPP500a-500c以提供容错。如果采用冗余配置的话，电源602可以包括功率输出端口604a、604b和604c以及选择性的电源输出端口606a、606b和606c。例如，如果采用冗余电源配置的话，功率连接608a、608b和608c可以将功率输出端口604a-604c连接到PPP 500a-500c的功率输入端口422，功率连接610a、610b和610c可以将功率输出端口606a-606c连接到PPP 500a-500c的功率输入端口424。
图10示出了二极管“OR”电路441，该电路包含在将来自冗余电源配置中两个电源的功率组合到每个PPP 500a-500c中。电源602可以提供具有48伏的DC功率，例如，每个功率连接608a-608c(或图12的942)和610a-610c(或图12的944)可以包括两根导线一根为负、一根为正。基于方法的48伏DC功率避免包括内部110AC到DC电源，从而不需要PPP中的内部风扇，使得PPP可以以一对一的方式替换现有的常规接线板。每个功率输入端口422和424可以包括两个连接点一个为正、一个为负，使得功率连接608a-608c和610a-610c的导线连接到相应的那个功率输入端口422和424的连接点正对正，负对负。
二极管电路441可以包括两个二极管442和444或者模拟这些二极管功能的等效电路。二极管442-444的阴极端可以电连接到相应的功率输入端口422和424的负连接点，二极管442和444的阳极端可以一起电连接到节点446。正连接点可以电连接到节点448。节点446和448为PPP 500a-500c提供功率。二极管442和444防止功率从一个电源流入到另一个电源。
返回到图9，电源602可以包括例如连接到LAN 108的网络端口612，以使其可以受NMS 110、EMS 112和/或EMS 114的控制。网络端口612可以连接到连接机架600的所有PPP 500a-500c的菊花链的一端。图9示出了连接到LAN 108的开关230的端口的PPP 500a的网络管理输入端口426以及连接到PPP 500b的网络管理输入端口426的PPP 500a的网络管理输出端口428。如果机架600上存在其它PPP，那么PPP 500b的网络管理输出端口428可以连接到PPP 500c的网络管理输入端口426，诸如此类，直到菊花链的最后一个PPP为止。最后一个PPP的网络管理输出端口428可以连接到电源602的网络端口612。这样，例如，机架600的所有PPP 500a-500c和电源602都可以只利用一个开关端口230连接到LAN 108。
图11示出了PPP内部以太网开关450，其支持网络管理输入和输出端口426和428的菊花链并且与内部PPP电路交界。网络管理输入和输出端口426和428的状态可以分别由状态LED 430和432表示(如图6所示)。下面的表1示出了与网络管理输入和输出端口426和428相关的状态LED和相应状况的指示的例子。
表1网络状态LED指示
图12示出了示意性PPP 900中的电路方框图，该PPP 900包括二极管电路441、联机电流管理器910、模拟到数字转换器948、电源板904和908、公共电路902和端口电路906。假设采用两个电源来提供容错，则模拟到数字转换器948会监视两个电源、二极管电路441的节点的电压，以及由联机电流管理器910产生的输出电压，并且通过光耦合器918(也称为光隔离器)为公共电路902的处理器924提供监视电压的数字值。处理器924也可以接收流过联机电流管理器910的电流值。这些电压和电流值也可以由处理器924来处理，以进行下列处理1.确定PPP的输入功率消耗；2.基于过去和当前的使用计算低电流和高电流条件下的阈值；3.向包含电压、电流和计算功率消耗的NMS 110、EMS 112和/或EMS 114生成事件通知；4.当二极管电路441中监视的电压值低于或高于预定阈值时，向NMS 110、EMS 112和/或EMS 114生成事件通知；5.当流过联机电流管理器910的电流低于或高于预定阈值时，向NMS 110、EMS 112和/或EMS 114生成事件通知；以及6.当PPP的功率消耗低于或高于预定阈值时，向NMS 110、EMS 112和/或EMS 114生成事件通知。
例如，这些和其它事件通知可以通过存储与事件通知相关的数据由NMS 110、EMS 112和/或EMS 114记录。操作者可以利用GUI浏览每个端口或每个PPP上所记录的事件通知以维护网络系统100。
如图12所示，联机电流管理器910通过单独熔断(分别通过熔丝912和914)电源板904和908而分别输出电流控制功率到公共电路902和端口电路906。联机电流管理器910、公共电路902和端口电路906之间的信号线通过光耦合器918和922和/或电容性耦合919进行隔离。这样，会防止电源板904和908之一的断电不影响提供给另一电源板904或908的功率。因此，如果端口电路906的电源板908断电则公共电路902的操作会继续，或者如果公共电路902的电源板904断电则端口电路906的操作会继续。
例如，可以防止因高电压源与连接到PPP端口的电缆意外连接以使端口电路906损坏而影响公共电路902的操作。因此，不论端口电路906是否断电，公共电路902都可以继续与NMS 110、EMS 112和/或EMS 114进行诸如报告状态这样的通信。同样，可以防止公共电路902的损坏而影响端口电路906的操作。因此，不管公共电路902是否损坏，PoE服务都会继续提供给PPP端口。
PPP的实施例可以包括任何数量的端口电路906。每个端口电路906可以接收来自隔离电源板908的功率，并且每个端口电路906可以支持指定数量的端口，如文中所述。这样，单个端口电路906故障(例如，因功率波动或一些其它原因)而剩余的端口电路906会继续正常操作。
处理器924可以控制系统状态LED 410指示各种PPP状况，如上面所述。此外，下面列出的这些状况会通过系统状态LED指示出1.DHCP寻址(动态地址)；2.限制之外的电源噪声；3.固件更新；4.固件兼容性；5.会指示诸如熔断之类状况的电源板的功率损耗；6.不被接收的输入功率；
7.处理器初始化；8.端口电路正常工作；以及9.端口电路故障而公共电路正常工作。
可以采用像一个或多个颜色和颜色之间的转换、安排LED颜色或闪烁速率的顺序、编码脉冲和/或亮度变化这样的LED状态来替代特定PPP状况的指示。此外，可以采用闪烁速率来替代将LED设置为导通状态以节省功率。下面的表2示出了在PPP 900的不同状况下可能的系统状态LED指示的其它例子。
表2PPP系统状态LED指示
如图12所示，端口电路906可以包括用于PPP 900的每个端口的电流管理器934、PoE管理器936、LED管理器938和传统检测支持电路940。电流管理器934可以包括状态机这样的控制逻辑电路，该状态机可以控制和监视通过每个端口流到所连接的终端用户设备的电流。例如，电流管理器934可以包括根据寄存器中设置的值限制电流的电流限制电路。
图13示出了电流管理器934的实例，该电流管理器934包括状态机802、寄存器804和电流限制器和开关806。处理器924可以设置寄存器804中的控制值。状态机802可以根据寄存器804中的值来控制电流限制器和开关806。例如，处理器924可以限定寄存器804中的阈值。第一阈值可以是绝对电流极限，第二阈值可以设置为可能超出第一受控时间段的电流极限。例如，当端口已经超出第一阈值时，状态机802就可以立即命令电流限制器和开关806通过打开开关而停止供应电流。此外，状态机802可以更新寄存器804中的值(改变状态)，并且生成报警信号(事件)给处理器924以指示第一阈值已经超出相关端口。
当超出第二阈值时，状态机802可以通过更新寄存器804来改变状态以触发(set off)定时器。如果电流在定时器期满之前下降到第二阈值以下，那么状态机802就可以返回到其在先状态；否则，状态机802可以进入第三状态并且在端口再次接通之前使端口在第二受控时间段内关断。例如，状态机802还可以设置寄存器804中的值以多次记录已经超出第二阈值，使得处理器924可以重新取回寄存器804中的值以向NMS 110、EMS 112和/或EMS 114报告。
处理器924可以监视由联机电流管理器910监测的一段时间内的电流值(历史功率消耗)。处理器924可以周期性地利用这些监测来计算新的电流阈值，用以监视流到PPP 900的电流。基于历史功率消耗的电流阈值可以更好地指示异常电流消耗。
PoE管理器936监视每个PPP端口以检测PoE供电设备(PD)的存在和特性。如图14所示，PoE管理器936可以包括诸如状态机812、寄存器814和PD询问器816之类的控制逻辑电路。例如，可以使用任意数量的状态机812、寄存器814和PD询问器816，也可以根据具体需要来指定。如果检测到PoE PD，那么状态机812就可以通过更新寄存器814来改变状态并继续确定PoE PD的PoE等级(分类)。例如，一旦等级确定，则PoE管理器936就根据像IEEE 802.3af中定义的PD的PoE等级来为PD供电。PoE管理器936可以执行这样的功能1.确定为哪一个以太网缆线对分配PoE功率；2.控制被检测的PoE设备的类型(即，仅仅是IEEE 802.3af设备，传统设备和/或其它种类)；3.激活或去激活每个端口上的PoE服务；4.设置每个端口上的PD PoE优先权和/或最大功率电平；5.通过设置控制参数来控制每个端口上的PoE优先权，该参数控制临界、高和低之一的端口功率优先权。在低功率事件下，只有在断开具有较低功率优先权的端口之后才应该断开具有较高功率优先权的PD；6.控制每个端口上的PoE检测技术；以及7.控制每个端口上的PoE PD功率分类。PD功率分类表示PD可以期望消耗的功率量。
状态机812可以由通过处理器924存储在寄存器814中的控制参数来控制。例如，处理器924通过设置寄存器814中的“停止位”可以强制使端口停止供电。例如，“停止位”可以改变状态机814的状态，该状态机可以通过打开使连接到PD的电源断开的开关来响应。状态机812可以通过发送一个或多个报警消息(事件)到处理器924或者通过用新的状态信息更新寄存器814而向处理器924报告端口状态变化。处理器924可以通过读取寄存器814的内容来获得状态信息。
由PoE管理器936提供给处理器924的状态更新可以指示这样的状况1.没有PD连接到PPP端口；2.没有功率传送过PPP端口；3.功率被传送过PPP端口；以及4.PD被检测但是它的功率需求不能确定。
处理器924可以通过NMS 110、EMS 112和/或EMS 114的事件通知中继来自PoE管理器936的这种状态更新。这样，NMS 110、EMS 112和/或EMS 114就可以保持精确的端口级连接和PoE相关信息。
LED管理器938控制端口LED 406并且可以包括诸如状态机822、寄存器824和LED驱动电路826这样的控制逻辑电路，如图15所示。状态机822根据可以由处理器924设置的寄存器824中的值来控制LED驱动电路826。例如，处理器924可以通过响应移动/添加/改变从NMS 110、EMS 112和/或EMS 114接收的请求来设置寄存器824中的值，从而可以强制特定端口的LED 406以规定速率闪烁。可以采用诸如一个或多个颜色、颜色之间的转换、安排LED颜色或闪烁速率的顺序、编码脉冲和/或亮度变化之类的其它LED状态来指示特定的端口状况。状态机822可以根据由处理器924设置的寄存器824中的值来控制LED驱动电路826。
状态机822可以根据反映相关端口状态的被执行的电流LED功能来改变寄存器824中的值，使得处理器924可以读取执行监视功能时的状态。采用LED 406可以指示下列这样的端口状况1.所连接PD的功率分类的功率等级指示；2.从端口移除的功率(禁闭期(lockdown))，用于每个分类的所有端口的过电流；3.特定端口(管理约束)的过电流状况；
4.由于连接的设备是功率开关而补偿供电；5.PD电压不兼容；6.端口功率接口故障；7.功率分类故障；以及8.极限之外的端口功率噪声。
此外，LED 406可以用于帮助操作者进行接插线跟踪和/或直接接插线移除/改变。
例如，处理器924同样可以设置像颜色这样的其它LED功能。此外，状态机822可以根据相关端口的状况通过LED驱动电路826来控制LED 406执行特定功能。这种控制类型的例子如下面的表3所示。
表3端口状态LED指示
传统检测支持电路940与PoE管理器936和处理器924一起执行图16所示的示意性的程序1500，该程序确定连接到端口的终端用户PD是诸如IEEE 802.3af兼容设备之类的第一类型的PoE设备还是诸如传统设备之类的第二类型的PoE设备。
步骤1502中，步骤确定端口是否连接到第一类型的PD。例如，如果第一类型的PD是IEEE 802.3af PoE设备，那么它可以通过IEEE 802.3af标准中规定的程序来检测。如果第一类型的PD被检测，那么程序转到步骤1504；否则，可以在预定延迟之后在步骤1502中重复检测程序。步骤1504中，程序可以将PoE PD分类(通过询问PoE设备来确定功率需求)并且程序转到步骤1510。步骤1510中，程序可以根据确定的分类为PoE PD提供功率，可以将与端口相关的LED设置为由寄存器824的内容指定的状态，并且可以选择性地更新寄存器824中的状态域。接下来，程序转到步骤1512。
步骤1512中，程序确定端口的状态是否变化，例如，是否所连接的PD已经断开连接。如果有变化，则程序返回到步骤1502；否则，程序转到步骤1514。在步骤1514中，程序确定PPP是否关断。如果PPP关断，则程序转到步骤1516并且结束；否则，程序返回到步骤1512。
虽然执行程序1500，但是也可以根据定时器执行如图17所示的另一程序1550，以确定是否连接了第一类型的设备。如果没有连接第一类型的设备，则程序执行第二类型的检测程序。在步骤1552中，程序确定定时器是否期满。如果期满，则程序指定步骤1554；否则，程序返回到步骤1552。在步骤1554中，程序确定端口是否为第一类型或者第二类型的PoE PD提供功率。如果端口提供功率，则程序转到步骤1556；否则程序转到步骤1558。在步骤1556中，定时器被设置并且程序返回到步骤1552。
在步骤1558中，程序确定端口是否连接到诸如传统设备(相对于IEEE 802.3afPoE PD的传统设备)这样的第二类型的设备。这种决定是怎样作出的例子如图18A所示，其示出了通过4对双绞线电缆连接到配置为通过导线对4/5和7/8接收PoN功率的示意性传统PD的示意性PPP传统检测支持电路940。传统检测支持电路940可以包括振荡信号发生器1202，该振荡信号发生器1202通过传输驱动器1204和变压器1206在导线对导线4，5上传输振荡信号。
传统PD可以这样配置当电缆被插入到PD中时，物理开关1210从打开位置移动到闭合位置。因此，如果PD是传统设备，那么由振荡信号发生器1202在导线对导线4，5上发射的振荡信号将通过变压器1208和1212被传输到导线对7/8，并且通过接收器1216和变压器1214被检测电路1218检测。如果PD不是传统设备，那么物理开关1210就保持在打开位置并且检测电路1218不响应振荡信号的输出接收相应的信号。如果没有接收信号则检测电路1218就确定PD不是传统设备。
如果检测电路1218确定所连接的PD是传统设备，那么检测电路1218就与反极性开关1220进行通信(通过图18A中未示出的连接线)，以放置通过导线1222和1224的负电压，如图18B所示。如果检测电路1218确定所连接的PD不是传统设备，那么检测电路1218就与反极性开关1220进行通信，以放置通过导线1222和1224的正电压。这样，适当的电压就被放置在导线1222和1224上，并且功率分别通过变压器1206和1214的抽头(wire tap)并通过导线对4/5和7/8被传输到PD设备中变压器1208和1212的抽头。变压器1208和1212的抽头处的PD设备接收的功率通过PD电路1226和二极管电路1228传递以驱动PD负载1230。
返回到图17，如果检测到第二类型的PoE PD，则程序转到步骤1560；否则，程序转到步骤1556。在步骤1560中，程序确定第二类型设备的功率需求，提供所需功率，并且转到步骤1562。在步骤1562中，程序确定PPP是否已经关断。如果关断，则程序转到步骤1564并且结束；否则程序转到步骤1556。
端口电路906中的管理器(即电流管理器934、PoE管理器936和LED管理器938)可以操作为独立状态机，其与处理器924相互作用以接收从处理器924更新的控制参数并且提供更新到处理器924的状态。如上所述，端口电路906可以独立于处理器924运行。例如，在PPP掉电的情况下，复位或自我测试，有意(例如，最新更新领域(field-update)下载的处理器代码)或无意(因断电或内部故障产生的复位引起的)的端口电路处理可以不受影响，并且端口电路906可以根据从处理器924接收的最新参数继续为PPP端口提供基于PoE的服务。一旦处理器924再次运作，就可以恢复处理器924和端口电路906之间的正常通信。
返回到图12，公共电路902可以包括处理器924、可以包括随机存储器(RAM)928和非易变存储器930的存储器926，以及两端口以太网开关932。如果位置和连接信息与相关的DIF这样的PPP控制参数和配置数据被存储在非易变存储器930中，那么例如，如果意外掉电则PPP 900就返回到存储的PPP配置而使PPP 900重启。可以存储在非易变存储器930中的控制和配置参数可以包括1.PPP配置参数；2.PPP和PoE相关的电流和电压阈值；3.PPP网络IP配置数据；
4.事件通知(例如，SNMP陷波)接收器；以及5.PPP身份、PPP物理地址信息和相关电源识别和位置信息。
处理器924可以根据存储在存储器926中的控制参数和数据控制PPP 900的操作，并且可以通过以太网开关932与其它设备进行通信。存储器926可以用于存储可以由处理器924执行的软件。处理器924可以控制端口电路906通过根据接收的控制参数设置寄存器804、814和824来执行其功能。此外，处理器924可以执行下列功能1.根据PoE PD是可以接收AC/DC PoE检测还是仅仅DC检测来控制端口；2.控制由NMS/EMS控制/管理的端口电平值是否可以被PPP接收；以及3.控制传输功率的导线分配是否可以改变。
NMS 110、EMS 112和EMS 114可以与GUI连接，该GUI允许操作者维持和控制网络并且执行期望的策略。例如，这种GUI可以允许操作者图形浏览所监视的功率以及诸如PPP和连接到PPP的设备之类的一个或多个故障状态。
GUI可以提供网络系统100的可以组成树形拓扑图形显示，树形的每个分支可以形成网络系统100的子网络(分支)。GUI可以显示与实际物理位置相关的分支，例如，可以放置PPP地方像靠近206的设备和机架600的建筑物的建筑平面详细的物理形状。GUI可以提供这样的显示1.所有PPP的分层视图；2.PPP列表；3.用于包括记录事件通知的所选机架的每个PPP的信息；以及4.特定所选PPP的详细配置、控制和状态信息，包括a.由PPP生成的事件通知的消息记录；b.每个PPP的电流和历史功率消耗值；以及c.物理位置和逻辑连接信息。
GUI可以提供支持下列功能的能力，例如，检索IP地址范围内所选分支的接线板、浏览和/或改变每个PPP的每个端口上的信息等等。
网络拓扑可以通过直接请求所需信息或者接收因本地监视功能所产生的来自PPP的主动提供通知而来自于PPP。例如，可以从PPP接收的数据可以包括1.像房间标识、机架标识、水平电缆工作空间标识这样的物理地址信息；2.像PPP和端口标识、开关端口标识、供电电源标识这样的连接信息；
3.供电设备是否连接到端口；4.电流消耗量。由于PPP给它们的端口供电并且通过PPP提供的功率总量因网络功率预算可以被监视，所以这尤其涉及PPP这样的智能网络设备；5.与供电到供电设备PD的异常端相关的信息(例如，PD标识符和/或PPP端口标识符)，并且该信息根据PPP的PD询问技术呈现已经断开连接；6.诸如功率消耗超出规定极限的PD之类的不适应PD；7.PPP功率消耗下降到低于阈值；8.PPP功率消耗超出阈值；9.PPP物理位置已经改变；10.PPP输入电压超出期望范围(例如，过高或过低)；11.PPP功率熔丝已经熔断；12.输入到PPP的功率量；13.PPP检测功率端口连接；以及14.PPP检测功率端口断开连接。
操作者可以通过设置PPP的各种参数利用GUI控制网络系统100。例如，操作者可以1.通过监视任意PPP进行维护(例如，通过发送测试信号校验端口连接，确认连接到PPP等等)；2.为PPP任意端口的输出功率设置优先权。例如，端口可以设置为低、高或临界优先权；3.为PPP或其任意端口设置功率消耗阈值。例如，这种阈值可以设置为电流和/或电压值的形式。
4.例如，对PPP执行实时监视并且设置功率输入的电流和电压阈值。可以为报警状况的检测设置阈值；5.例如，当PPP由两个电源供电时，监视第一电源的电压或电流之类的参数、第二电源的参数以及累积点的参数；6.为PPP所有端口指定输出总功率；7.检测并显示PPP或者PPP的一个或多个端口的功率消耗；8.例如，安装时指定PPP的动态(DHCP)或静态IP地址；9.选择性地去激活/激活PPP端口的功率服务；
10.控制PPP的LED的操作(例如，闪烁速率、导通/关断等等)；以及11.为PPP的每个端口指定功率模式(例如，正常、强制或者与设备检查的强制)。例如，在“正常”功率模式下，PPP可以根据设备是否连接到接口和/或连接到端口的设备类型和/或功率消耗监视，管理将PoE功率应用到端口；在“设备检查的强制”功率模式下，PPP可以在设备连接到端口时将PoE功率施加到端口，而不管所连接设备的类型和/或没有功率消耗监视；在“强制”功率模式下，PPP可以将PoE功率施加到端口而不检查设备或任何功率消耗监视。
应该承认，各种上述公开的内容和其它特征以及功能，或者其替换都可以期望组合到许多其它不同的系统或应用中。例如，“a“可以表示使用了一个或多个元件。文中所列出的旨在示意而不是限制。同样，本领域技术人员可以接下来进行各种当前无法预料的或不曾预料的替换、修改、变形或者改进，并且旨在由下面的权利要求所包含。
权利要求
1.一种电源接线板，包括存储器，该存储器存储控制参数；多个端口，每个端口配置为支持网络通信连接；以及处理器，该处理器将多个端口中的至少一个端口配置为根据控制参数通过网络通信连接选择性地为供电设备提供功率。
2.根据权利要求1的电源接线板，其特征在于，控制参数包括电流极限阈值，并且处理器被配置为根据该电流极限阈值为多个端口中的至少一个端口设置电流极限。
3.根据权利要求1的电源接线板，其特征在于，还包括第一电源层和第二电源层，该第一和第二电源层单独供电；公共电路；端口电路，第一电源层配置为给公共电路提供功率，第二电源层配置为给端口电路提供功率；以及寄存器，该寄存器接收来自第二电源层的功率，公共电路通过功率隔离器与端口电路进行通信。
4.根据权利要求1的电源接线板，其特征在于，还包括第一功率输入端口和第二功率输入端口，来自第一功率输入端口的功率与来自第二功率输入端口的功率一起合成为单个电源。
5.根据权利要求4的电源接线板，其特征在于，第一功率输入端口包括负端子和正端子；第二功率输入端口包括负端子和正端子；第一二极管连接到第一功率输入端口的正端子或负端子，第二二极管连接到第二功率输入端口的相应端子；第一和第二二极管连接到第一节点，没有连接到第一和第二二极管之一的第一和第二功率输入端口的正端子或负端子连接到第二二极管；以及联机电流管理器，该联机电流管理器连接到第一和第二节点以给所连接的供电设备提供功率。
6.根据权利要求5的电源接线板，其特征在于，还包括模拟到数字转换器，该模拟到数字转换器配置为监视第一和第二功率输入端口以及第一和第二节点的电压，其中处理器被配置为根据模拟到数字转换器所监视的电压来确定提供给第一和第二功率输入端口的功率状态。
7.根据权利要求5的电源接线板，其特征在于，联机电流管理器通过独立保险丝连接到充当电源接线板的不同部分的独立电源层，并且联机电流管理器通过保险丝之一连接到供电设备。
8.根据权利要求1的电源接线板，其特征在于，还包括传统检测支持电路；和具有第一位置和第二位置的开关，其中传统检测支持电路被配置为根据第一电流和第二电流确定连接到端口的供电设备的特性，以及当施加第一测试电压到开关时检测通过第一位置的开关的第一电流，当施加第二测试电压到开关时检测通过第二位置的开关的第二电流。
9.根据权利要求1的电源接线板，其特征在于，还包括多个与端口连接的LED，至少一个LED指示端口的状态或存储的控制参数值中的至少一个。
10.据权利要求1的电源接线板，其特征在于，还包括公共电路和配置为接收来自单独而隔离的电源层的功率，其中端口电路包括电流管理器、以太网供电(PoE)管理器和LED管理器，每个电流管理器、PoE管理器和LED管理器包括状态机和寄存器，状态机和寄存器通过至少一个光隔离器或电容性隔离器与处理器进行通信。
11.一种为连接到电源接线板的一个或多个供电设备提供功率的方法，该方法包括在电源接线板中存储一个或多个控制参数；以及配置使电源接线板的多个端口中的至少一个通过基于一个或多个控制参数的网络通信连接为供电设备提供功率。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，还包括存储电流极限阈值作为一个或多个控制参数中的至少一个；基于电流极限阈值为多个端口中的至少一个设置一个或多个电流极限。
13.根据权利要求11的方法，其特征在于，还包括单独为公共电路和端口电路提供功率；限制通过功率隔离器导电的公共电路和端口电路之间的通信；以及利用寄存器控制端口电路。
14.根据权利要求11的方法，其特征在于，还包括从第一电源和第二电源接收功率；以及将第一和第二电源提供的功率组合为单个电源，以通过多个端口中的至少一个为供电设备提供功率。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，还包括将第一电源的第一端子连接到第一二极管；将第二电源的第一端子连接到第二二极管；将第一和第二二极管连接到第一节点；将第一电源的第二端子和第二电源的第二端子连接到第二二极管；以及将联机电流管理器连接到第一和第二二极管，从而通过多个端口中的至少一个为供电设备提供功率。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于，还包括将第一和第二电源以及第一和第二节点的模拟电压转换成数字值；以及基于该数字值识别第一和第二电源的状态。
17.根据权利要求11的方法，其特征在于，还包括将第一测试电压施加到端口并且检测第一电流；将第二测试电压施加到端口并且检测第二电流；以及基于第一和第二电流确定连接到端口的供电设备的特性。
18.一种电源接线板，包括多个端口，每个端口配置为支持网络通信连接；公共电路，该公共电路存储控制参数并且根据控制参数控制电源接线板；端口电路，该端口电路基于一个或多个控制参数通过网络通信连接为连接到一个端口的供电设备提供功率；公共电路电源层，该公共电路电源层为公共电路提供功率；端口电路电源层，该端口电路电源层为端口电路提供功率；二极管电路，该二极管电路从电源接收功率；联机电流管理器，该联机电流管理器从二极管电路接收功率并且为公共电路电源层和端口电路电源层提供功率；模拟到数字转换器，该模拟到数字转换器监视从二极管电路接收的功率并且通过联机电流管理器将功率输出；第一光耦合器，该第一光耦合器接收来自模拟到数字转换器的一数字表示，该数字表示代表由二极管电路从第一电源接收的电压、由二极管电路从第二电源接收的电压、从联机电流管理器输出的电压，或者从联机电流管理器输出的电流中的至少一个，并且将该数字表示中继到公共电路；以及第二光耦合器，该第二光耦合器将控制参数从公共电路中继到端口电路。
19.根据权利要求18的电源接线板，其特征在于，端口电路还包括电流管理器，该电流管理器根据寄存器中设置的并且从公共电路接收的值限制通过网络通信连接流到供电设备的电流；PoE管理器，该PoE管理器监视端口以检测连接到端口的供电设备的出现和特性；LED管理器，该LED管理器根据寄存器中设置的并且从公共电路接收的值控制LED驱动电路以使端口LED发光；以及传统支持管理器，该传统支持管理器确定连接到端口的供电设备是第一类型的PoE设备还是第二类型的PoE设备。
20.根据权利要求18的电源接线板，其特征在于，公共电路还包括存储器，该存储器存储控制参数；以太网开关，该以太网开关支持公共电路和以太网络管理端口之间的通信；以及处理器，该处理器通过以太网络管理端口接收控制参数，并且命令存储器存储控制参数。
21.根据权利要求20的电源接线板，其特征在于，公共电路中的以太网开关支持两个以太网络管理端口，该以太网络管理端口支持菊花链格式，以将多个电源接线板连接到多个以太网连接上。
22.根据权利要求18的电源接线板，其特征在于，还包括电容性耦合器，该电容性耦合器将来自传统支持管理器的信息中继到公共电路中的处理器，该信息属于连接到端口的供电设备。
23.根据权利要求18的电源接线板，其特征在于，还包括第一保险丝，该第一保险丝将联机电流管理器连接到端口电路电源层；以及第二保险丝，该第二保险丝将联机电流管理器连接到公共电路电源层。
全文摘要
公开了一种电源接线板(PPP)，该电源接线板将功率引入到网络的中部区域并且提供电源级和电源层级的容错。诸如物理位置、端口状态和策略实施信息之类的信息可以本地存储并且被PPP的处理器所利用，以实现网络控制和监视。网络管理系统和/或元件管理系统可以提供与PPP处理器的接口，以实现网络监视、控制和策略实施目的。
文档编号H04B3/54GK101047514SQ200610163600
公开日2007年10月3日 申请日期2006年9月28日 优先权日2005年9月28日
发明者J·E·卡夫尼, R·A·诺丁, S·A·杰克斯, D·贝朗, B·D·莱辛 申请人:泛达公司