CN101099397B - 加电的配线架 - Google Patents

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Abstract

加电的通信配线架适用于向连接到该通信配线架的网络设备供电。加电的通信配线架通过通信缆线向网络设备供电。这种加电的通信配线架可以具有管理端口，从而允许通过网络连接对该配线架进行远程管理。还可以设置多个管理端口，从而允许菊花链配置中的配线架彼此相连。

Description

加电的配线架
有关申请的交叉参照
本申请要求2004年5月3日提交的序列号为60/567,765且标题为“加电的配线架”的美国临时申请的优先权，该申请整体引用在此作为参考，其代理人标号为LCB464。
技术领域
本发明一般涉及通信元件，尤其涉及管理使用有源插口的通信网络所用的系统和方法。
背景技术
随着网络变得更大和更密，用局域网(LAN)来满足较宽范围的通信需求已越来越普遍。同样，当连接问题出现时，为LAN提供文件资料并管理LAN等问题对及时响应的需求增大了。这在当互联网协议语音技术(VOIP)出现时显得更为重要，VOIP可替代传统电话网的功能，但目前作为数据服务仍运行于相同的LAN上。局域网对于承载商业或家庭的总电通信容量负有越来越多的责任。
系统应该在提供文档编制、管理以及故障诊断等能力的同时，使接入点或配线架处对人工操作的需求最小。通常，电话网和数据网作为两个分立的网络来维护，它们具有各自的布线要求和特征。这主要是因为对电话服务提出了要具备停电时不断话的功能等规定要求以及诸如DC响铃音频电压相对较高等电气问题。
在许多方面，LAN布线方案遵循电话方案，其中包括向后引线到配线架的壁式插口板。然而，缆线类型和特征仍然不同。对于较大的办公室、住宅和在家办公(SOHO)以及多住户单元(MDU)等安装而言，这一点是真实的。
发明内容
根据本发明的一个实施例，系统可以使用有源电插口。根据本发明的一些实施例，该有源插口可以被置于企业办公室的墙壁上、缆线分布设备内的配线架中、用户设备中、或这些区域中的两个或多个之中。根据本发明的一些实施例，该有源插口包括至少两个10/100Mb/s以太网端口，并且是局域网(LAN)上的一个网络单元(NE)。该有源插口的一个以太网端口是网络端口，并且连接到LAN系统的水平布线。至少一个其它端口是用户端口，诸如个人计算机(PC)或IP语音技术(VOIP)电话等以太网设备会插入该用户端口以便获得对LAN的访问。该有源插口可以充当双端口以太网交换机，用于在这两个端口之间路由数据。
根据本发明的一个实施例，物理位置信息(即房间、楼层等)与有源插口的MAC地址相关联。因为有源插口具有MAC地址，所以当被加电或被询问确实存在于网路上时，它响应于来自网络的地址解析协议(ARP)请求并发送ARP消息。该ARP消息和有源插口的相关物理位置信息可以被用于提供与结构化缆线系统(即LAN缆线设备)的连接状况有关的信息。
根据本发明的一个实施例，有源插口是需要DC电源的电子元件，DC电源可以从诸如符合IEEE 802.3AF的电源等电源供给设备(PSE)中获得。这种电源作为DC电源而部署在网络中，以便用于诸如VOIP电话等相连接的加电设备(PD)，这种加电设备根据“网络配电”方案来接收电能。根据本发明的一些实施例，有源插口的功耗很小，而剩余电能则转给相接的加电设备(PD)(如果确实连接有PD的话)。
有若干种方法可以为有源插口提供DC电源。根据本发明的一个实施例，使用诸如以太网交换机或IP路由器等PSE装备。根据另一个实施例，可以使用配线架或中等跨距配线架。当配线架配备有源插口时，便获得了可管理的结构缆线PSE系统。如果有源插口被用在配线架和终端设备之间，则可以增大配线架所具有的管理范围。
目前的缆线设备管理及安全维护方法依赖于水平缆线系统和/或配线架保持相当稳定的状态。此外，如果发生变化，则要求为它们提供完备的文档并且需要进入安全/管理系统数据库进行人工操作。根据本发明的一个实施例，有源插口的使用可以帮助监控连接电缆和水平缆线系统的状态，从而提供一个可管理的、结构化的缆线系统。如果移动或去除特定的缆线，则与该缆线相连的有源插口将失去上游网络连接。通过连接到上游交换机的每秒一次的“心跳”IP传输，配线架中的有源插口可以周期性地检测变化。因为PSE和PD相连，所以PSE可以即时地报告连接电缆上的断路。有源插口可以选择性地向相邻的有源插口发送消息，以便报告通信问题。当连接重新建立时，有源插口可以发出ARP消息，告诉与其相连的任何其它设备它又回到线上了。随着连接的重新建立，因此标识连接到配线架端口的交换机端口，这是管理连接电缆连接状态的重要方面。因为物理位置信息会与有源插口相关联，所以即使是片刻的缆线设备变化也会被识别和记录下来。
因为有源壁式插口是可管理的网络单元，所以通过通信网络的管理和操作元件便可以获得远程可见性。有源插口提供了远程监控、从而不需要派技术人员去确定设备整体或使这种需要减小了。可以远程中止服务或重新设置服务。此外，通过使用有源插口连接到网络的端点设备也可以获得逐条记录和控制。
根据本发明的一些实施例，当客户使用软IP电话或VOIP外部硬件电话时，可以使用这些管理和安全方面。该有源壁式插口可以提供以太网上的电源(为电话提供电能)和/或提供物理位置地址，从而支持E911服务。
为了支持停电时不断话的VOIP，PSE交换机可以用于确保所有的企业交换机具有足够的DC电源，以便在AC停电时使用。内部交换机将继续管理并引导VOIP电话对外部的呼叫，但拒绝其它IP数据交易。根据本发明的一个实施例，具有有源插口的电源配线架的优点在于，它允许上游交换机在AC电源停电时关闭。然后，可以将数据量从配线架引导至“停电时不断话”的VOIP网关，其中该停电时不断话的VOIP网关支持语音数据量和/或少量的数据通信量。
根据本发明的一个实施例，配线架用于通过通信缆线向加电设备提供电能。可以按IEEE 802.3af标准或诸如所有权协议协议等其它协议来提供电源。
附图说明
在附图中：
图1a是有源壁式插口的等距视图；
图1b是有源壁式插口的侧视图；
图2a是有源壁式插口的示意图；
图2b是有源壁式插口的可选实施例的示意性框图；
图3a、3b和3c示出了插板中有源标准壁式插口的不同配置；
图4a、4b、4c和4d是根据本发明的有源壁式插口的可选实施例的侧视图；
图5是示出了位置数据进入有源壁式插口的框图；
图6是示出了有源壁式插口所用的电源分布和缆线管理方案的框图；
图7是示出了使用根据本发明一实施例的有源插口的通信网络的框图；
图8是示出了包括带有源插口的配线架的紧急供电系统的框图；
图9是带有源插口和共享电路的配线架的示意图；
图10是根据本发明一实施例的有源插口的示意图；
图11是根据本发明一实施例的配线架实施方式的框图；
图12是根据本发明另一实施例的配线架实施方式的框图；
图13是根据本发明另一实施例的配线架实施方式的框图；
图14是根据本发明另一实施例的配线架实施方式的框图；
图15是根据本发明一实施例的多住户单元网络的框图；
图16是根据本发明一实施例的网络的框图；
图17是根据本发明一实施例的加电的配线架组件的横截面图；
图18是图17所示实施例的加电的配线架电路组件的顶视图；
图19是示出了根据本发明一实施例加电的配线架的使用情况的框图；
图20a和20b分别是网架中直的加电配线架的前视图和顶视图；
图21a和21b分别是网架中有角的加电配线架的前视图和顶视图。
具体实施方式
现在参照附图，先看图1a，示出了有源插口10的等大结构图。有源插口10包括两个外壳12a和12b，它们可以形成插头接收孔14，像图示外壳12b中的那个孔那样。根据本发明的可选实施例，有源插口10的一种连接器是插头，而其它连接器则是绝缘体置换连接器(IDC)。外壳12a和12b可以是通信连接器所用的那种类型，这在Doorhy等人的题为“Low Crosstalk ModularCommunication Connector”的美国专利6,371,793中有更为详细地描述，该专利于2002年4月16日发布，其整体内容引用在此作为参考。安装在插头接收孔内的是多个连接器16，当插头连接到有源插口10时，这些连接器与通信插头形成弹性接触。引导连接器16穿过有源插口10的外壳，从而与印刷电路板(PCB)18接触。根据本发明的一实施例，PCB 18的x维度约5/8英寸，y维度约2英寸，并且是多层结构，其上最大限度地镀有铜以便于散热，并且该PCB18能够支撑电子元件20。该图以分解图的形式示出了与电路板18分离的外壳，这样会露出热接触片22，在一个实施例中该热接触片帮助将电路板18和元件20的热量传到像元件12b这样的外壳元件。图1b示出了一种与可安装的面板24有关的有源插口10，其类型是墙壁位置中的通信端口所常用的。
根据本发明一实施例，有源插口10的热设计支撑数据出口外壳内的环境。因为根据某些实施例在这种外壳中几乎没有空气流动，所以散热不太有效。如图1b所示，有源插口设计可以包括较低的热阻接触片，它透过连接器外壳12b接触到外壳的外部。在本发明的另一个实施例中，外壳由高热导率材料(比如掺有金属的材料)构成，以帮助散热。在本发明的可选实施例中，印刷电路板18上的电子元件20被设置在有源插口10的外壳12a或12b中。
现在参照图2a，示出了根据本发明一实施例的有源壁式插口10的示意图。根据本发明一实施例，有源插口单元10的元件都安装在PCB 18上。图2a所示元件是作为功能单元而示出的，它们可以按各种结合方式来实现。这些元件至少包括双端口以太网物理器件(PHY)26，该器件26包括接收器28a、28b以及发射器30a和30b。尽管图2示出了双端口以太网器件，但是应该理解本发明的原理可以应用于具有不止两个端口的有源插口，这在下文中会进行讨论。
接收器28和发射器30分别电连接到接收变压器32a、32b以及发射变压器34a、34b。接收变压器32a、32b以及发射变压器34a、34b分别进一步电连接到外壳12a和12b的多个连接器(即图1中的标号16)。这些连接器的形式可以是网络一侧的连接37以及用户一侧的连接39。PHY 26连接到以太网介质访问控制(MAC)处理器36，该处理器36在功能上构成双端口以太网交换机。
根据本发明的一些实施例，符合IEEE 802.3AF的PSE电源为有源插口10的电路供电，根据一个实施例这种PSE电源提供负的共模电压(从接收变压器32a的中心抽头中将这种负的共模电压提取到负的干线38)以及正的共模电压(从发射变压器34a的中心抽头中将这种正的共模电压提取到正的干线40)。IEEE 802.3AF标准也允许交换负的和正的线路。“DC到DC”转换器42连接到负的干线38和正的干线40，并且为有源插口10的电路提供电能。横跨电压干线38和40放置一个电阻器44，其阻值足够大以便用信号通知PSE存在一个电源需求器件(PD)。根据本发明一实施例，电阻器44的阻抗是26千欧，当然在本发明的特定实施例中也可以使用更大或更小的阻抗。在供电吞吐量模式中，电压干线38和40通过可选开关46电连接到发射变压器34b和接收变压器32b的中心抽头，从而允许下游的其它PD从该PSE中获取电能。IEEE802.3AF草案标准并不涵盖给定电路上的多个PD，所以诸如有源插口10等中间PD的功率需求必须非常小，通常小于1瓦。可选开关46可以由本地MAC处理器控制，以便出于管理和/或安全目的为下游PD提供电源控制，这在下文中进一步讨论。
图2也示出了MAC处理器36，它控制发光二极管(LED)48。根据本发明一实施例，MAC处理器36充当网络端口标识元件，用于在当请求时存储并提供标识信息。在通信链路中可能有两个或更多个这种受MAC处理器36控制的LED 48：至少一个表示链路状态；并且至少另一个表示发送/接收行为。根据一个实施例，LED 48安装在PC板18上，并且灯管50将光线引导至插口外壳12b的外部。在可选的实施例中，LED可以安装在外壳12上，并且电连接到PCB 18。根据可选的实施例，一个或更多的LED可能与一个有源插口10和一个插口外壳12相关联。根据本发明的一些实施例，附加的LED端口或不同颜色的LED光都可以使用，以便支持端点设备的控制和监控。例如，可以使用不同颜色的光或附加的光来表示安装是否完成，并且帮助监控和维护缆线连接。这些实施例可以为安装或维护人员提供定位缆线连接断开所需的信息，由此查出需要注意的连接。
现在翻到图2b，示出了根据本发明一实施例的可选有源插口。在图2b的实施例中，逻辑芯片51执行有源插口的多项功能，其中包括：通过有源插口进行通信转发；由有源插口进行信号再生；监控并报告数据吞吐量；对安装指令和用户指令进行存储器存储；有效插口的逻辑标识；以及有源插口的开关功能，以便启动或关闭通过有源插口的通信。根据本发明一实施例，逻辑芯片51包括存储器元件，该存储器元件用于存储有源插口安装期间安装程序要遵循的指令模板和/或安装程序要填充的一个或多个数据字段。逻辑芯片51连接到网络一侧的连接53以及用户一侧的连接55。
根据本发明一些实施例的有源插口可以被部署在“经以太网供电”的环境中。在这些环境中，有源插口可以在消耗其工作所需电能的同时，又落在将有源插口标识为“经以太网供电”环境中的加电设备的功耗水平之下。这种环境中的有源插口转送提供给加电设备的电能。
现在参照图3a，示出了根据本发明一实施例的面板24a，它带有一个有源插口10。图3b示出了另一个实施例的面板24b，它带有两个有源插口10a和10b。图3c示出了另一个实施例的面板24c，它带有两个有源插口10a和10b以及一个无源插口52。应该理解，在特定的安装情况下，可以实现使用多个有源和无源插口的若干可选实施例。图3a、3b和3c也示出了LED指示灯49，用于辅助有源插口的安装和维护。
现在参照图4a，根据本发明一实施例，在面板24后面的墙壁54中所安装的壁板内，包括了根据本发明一实施例的有源插口单元10，这样在图示的用户区56内可以接入用户一侧的插口外壳12b。有源插口单元10借助于终端插头60连接到水平缆线58，终端插头60使有源插口单元10或水平缆线58的测试及维修更为容易。或者，有源插口单元10可以通过绝缘体置换连接器连接到水平缆线。
根据本发明的有源插口也支持在一个有源插口单元内使用多个用户侧连接和/或多个网络侧连接。这种实施例可以用于实现一个用户设备连接到网络一侧的不止一个网络。此外，属于网络上不止一个账户的不止一个用户设备可以连接到单个有源插口并且访问该有源插口网络一侧的一个或多个网络。具有多个网络侧连接的有源插口的结构也支持有源插口的双自动导引操作。在这种操作模式中，有源插口可以监控不止一个网络侧的连接的可操作性。如果主网络连接变得不可操作或遇到其它通信问题，则根据本发明的有源插口可以自动地切换到备用网络连接。在采用这种双自动导引系统的有源插口处，提供上述这种冗余网络连接可以使网络访问的可靠性显著增大。
图4b、4c和4d示出了根据本发明使用多个用户侧和/或网络侧连接的有源插口实施例。图4b、4c和4d的有源插口被包括在壁板中，但应该理解，它们也可以按需要被包括到其它网络元件中。图4b示出了具有两个网络侧连接器外壳12a和12c的有源插口，这两个外壳12a和12c用于连接到两个网络侧终端插头60a和60b，这两个插头60a和60b又通过两个水平缆线58a和58b连接到一个或更多的网络。图4b的有源插口允许用户区56中的一个连接可以访问不止一个网络连接。尽管已示出两个网络连接，但是应该理解，在本实施例和其它实施例中，网络侧可以使用多于两个的网络连接。
现在翻到图4c，一种有源插口具有两个用户侧连接器外壳12b和12d，这两个外壳12b和12d用于连接到两个用户设备。一个网络侧连接器外壳12a用于连接到网络侧终端插头60，插头60又通过水平缆线58连接到网络。本实施例允许两个用户设备连接到有源插口组件。此外，因为每一个用户侧连接器外壳12b和12d都可以支持单个有源插口的功能，所以图4c所示实施例通过直接的壁式连接便可以使所有的有源插口功能等同地应用于不止一个用户侧设备。尽管所示的是两个用户侧连接，但是应该理解，在本实施例和其它实施例中可以使用不止两个用户侧连接。
图4d示出了一种有源插口实施例，其中使用了两个网络侧连接器外壳12a和12c以及两个用户侧连接器外壳12b和12d。在本实施例中，不止一个用户设备(比如，VOIP电话或其它用户设备)可以连接到不止一个网络侧连接。图4d所示实施例允许具有多个用户侧有源插口的有源插口壁式组件的双自动导引应用。因此，可以为该插口用户侧56的多个用户或多个用户设备提供网络冗余，以防主网故障或其它通信问题。
在通信网络中，期望能够标识每一个用户的物理位置。这一点对于支持VOIP电子紧急情况911数据库而言特别重要，其中位置信息可以使相关人员能够更容易响应于紧急情况。位置信息也可以支持受管理的结构化缆线装置。现在参照图5，有源插口10被安装在区域62的墙壁54中，该有源插口10通过水平缆线58连接到配线架64并且通过连接电缆66连接到IP路由器68。根据本发明的一个实施例，特定的有源插口10与其在数据库中的物理位置信息相关。为了使有源插口10与其物理位置相关联，区域62的物理位置可以与数据库70中关于有源插口的信息(例如，其MAC地址)相关联，根据一些实施例，该数据库是E911数据库或可由E911程序识别的数据库。
此外，可以根据项目类型或项目模型来标识位于区域62内且连接到有源插口10的设备，由此生成连接到有源插口10的项目列表并且能够实时监控通过有源插口10连接到网络上的设备。例如，在校园网中，分布在教室里的有源插口允许对通过有源插口连接到校园网上的设备进行集中式监控。因此，如果需要特定的计算机或光学投影仪，则只要该设备连接到网络上，就可以很容易确定该计算机或光学投影仪的物理位置以及该设备在计算机网络中的逻辑位置。根据本发明一实施例，与连接到网络的设备的物理位置相对应的目录信息可以与网络的物理位置映像图相关联，以便实时对网络内的设备位置进行描述。
根据本发明一实施例，安装有源插口的工作人员可以通过使用PC 72上运行的应用程序来输入位置信息，从而使有源插口和有源插口的物理位置相互关联，其中PC 72与局域有源插口10相连，有源插口10又如上文所述具有其自身的MAC地址。局域有源插口10的MAC地址与位置数据的关联情况可以被记录在PC 72上，并且在有源插口安装的工作周期之后可以被转移到管理数据库70。在可选的实施例中，相关信息可以直接通过相连的网络输入到数据库70中。在另一种方法中，工作人员使用测试仪器74，该仪器74可以提供更简单的接口来实现相同的结果。测试仪器74也可以执行多种网络测试，以确保适当的网络安装和连接状况。在另一个实施例中，联网计算机76被用于基于工作定单录入信息来更新位置数据库。图5所示数据库70可以是网络管理系统的一部分、IP路由器68的一部分、或VOIP系统的语音网关的一部分。
现在翻到图6，示出了三条连接路径，用于说明通过使用有源插口10来管理结构化互连缆线网络78的方法。本示例所用的结构化网络是PSE IP交换机/路由器80，它通过连接电缆82连接到第一配线架84(该配线架84以无源插口作端口)并通过连接电缆86连接到第二配线架88(该配线架88以有源插口10c作为端口)。在图6所示的第一连接路径90中，像VOIP电话这样的用户设备92a通过无源插口52连接到网络78。本实施例或其它实施例所用的用户设备可以是像VOIP电话这样的电话、计算机等，并且可以是从网络连接中获取电能的加电设备。在第一连接路径90中，如果在缆线系统中任何地方有断路，或者如果设备92a是加电设备并从壁式插口52中断开连接，则设备92a将断电。这可以由PSE IP交换机/路由器80来检测，但是原因(例如，缆线装置问题、办公室连接或设备断电)无法确定。如果移动连接电缆82或连接水平缆线94a，则这种移动将会只被检测为设备92a断电。包含有源插口作为端口的配线架可以被视为可管理的互连配线架，因为它与交叉连接配线架系统相似都能够监控并控制连接状况，同时只需要一个配线架。
在图6的第二连接路径96中，用户设备92b通过有源壁式插口10a连接到网络78。在这种情况下，无论是连接电缆82中的断路还是水平缆线94b中的断路，都会使用户设备92b(如果该用户设备是加电设备的话)和有源插口10a断电。此时，PSE IP交换机/路由器80可以通知数据库用户设备92b和有源插口10a不再存在即不再用电。当恢复供电时(在断路情况下，要通过缆线变更或维修)，PSE IP交换机/路由器80通知连接了一个加电设备，因为在PSEIP交换机/路由器80处检测到了供电请求。此外，有源插口10a和设备92b发送关于通电的以太网ARP消息，该消息表示它们存在于网路上了。如果仅是设备92b断开连接，则这将被PSE IP交换机/路由器80检测到，并且管理软件仍然可以到达并询问有源插口10a。此外，当仅是用户设备92b断开连接并且随后重新连上时，电源恢复时只有重新加电的设备92b才用以太网ARP消息来响应。有源插口10a以及用户设备92b可以与给定的物理位置相关联，从而用中断服务的通知来辅助管理。
如第三连接路径98所示，当有源插口被部署在配线架88中时，墙壁中的有源插口使结构化的可管理缆线装置的维护更为容易。然而，通过在配线架和客户目标点处使用有源插口技术，便可以获得某些附加的功能。在第三连接路径98中，用户设备92c通过与配线架88相连的有源壁式插口10b和水平缆线94连接到网络78，其中配线架88包含有源插口10c。配线架88通过连接电缆86连接到PSE IP交换机/路由器80。在在这种情况下，断路、缆线移动、和/或用户设备92c的移动都可以彼此隔离并单独地识别，因为连接网络已被有源设备92c、10b和10c分割。在通电情况下，每一个上文提到的有源设备都会响应于以太网ARP请求，并且产生以太网ARP关于加电状况的消息。例如，如果移动连接电缆86，则用户设备92c、有源插口10b和配线架插口10c将全部断电。此时，PSE以所需电能量值的相似通知用户设备改变后的状态，并且可以由此区分只移去用户设备92c以及水平或连接电缆断路和/或移动。当恢复供电时，所有之前断电的设备都在网络上发送以太网ARP请求，用于表示其存在。此外，如果PSE设备80的端口和配线架88上的有源端口之间或配线架88和有源插口10b之间的互连已经改变，则可以确定并管理变化的位置。
现在参照图7，示出了用有源插口10来控制对LAN 100的网络访问。在本实施例中，用户设备102a-n(比如VOIP电话)通过各个位置104a-n中的各个有源插口10a-n而连接到网络。尽管只在四个位置示出了四个用户设备，但是应该理解，根据本发明的系统和方法可以用于许多位置的许多设备。有源插口10a-n通过水平缆线装置108连接到配线架106。配线架106连接到PSE IP路由器设备110，该设备110连接到不中断的电源(UPS)112并且通过IEEE802.3AF草案标准向下游的电能需求设备(例如，102a-n和10a-n)供电。PSE设备110连接到IP路由器114，IP路由器114也充当VOIP网关并且连接到数据库116或者包含数据库116。网络管理器118也连接到LAN 100，并且在本发明一实施例中还能够通过简单网络管理协议(SNMP)消息来监控和控制各种网络元件(比如路由器110和114以及有源插口10a-n)。根据本发明的一些实施例，网络管理器118执行网络管理程序，以便实现网络管理任务。
如图2所示，有源插口10具有DC电源开关46，该开关46受本地处理器36控制。有源插口10包含开关46，由此通过本地处理器36可以控制到任何下游设备的数据连接和电源，从而能够增强安全特征(比如，端点隔离、设备编目和认证)。网络管理设备118可以控制网络元件，以便禁止按周期性间隔(或响应于未受权的服务请求等外部刺激)对任何端点进行的网络访问。网络管理设备118向位于有源插口10中的处理器36发送信号，使特定位置处的开关46断开，由此防止数据流过这些位置，这样便实现了上述这一点。有一些这样的应用，在一天中的某些时段，可以限制对受管理的网络的访问。在网络中使用有源插口10也允许使用监控。例如，可能有用的是，限制某些办公室访问敏感的或受限的互联网或企业内部网点。如果有未受权的访问，则网络管理设备118在意识到该入侵的情况下可以有权关闭有源插口10并记录请求设备正使用的有源插口的位置。
现在参照图8，示出了根据本发明一实施例的系统，该系统通过配线架提供紧急电源并且通过使用配线架处的有源插口来管理结构化的缆线系统。用户区121a-n中的用户VOIP电话120a-n通过有源壁式插口10a-n再经水平缆线装置108连接到加电的配线架122。加电的配线架122连接到上游的IP交换机124，在正常工作期间该IP交换机124是用于VOIP电话120a-n的路由设备。加电的配线架122也连接到本地的紧急电源126(比如紧急情况下用的电池)和紧急情况下用的语音网关128，该语音网关128也连接到本地紧急电源126。在停电时，上游的交换机124可能会断电，加电的配线架122可以将语音通信量转移到本地网关128。根据一些实施例，数据服务可能在停电期间停掉了，但语音服务得以维持以便用于紧急情况。
根据本发明一实施例，有源插口被设置在作为三端口设备的配线架122内在本实施例中，一个端口用于用户连接，一个端口用于网络连接，第三个端口用于紧急语音网关128的连接。根据本发明的另一个实施例，从配线架122到紧急网关128的连接是通过共享以太网连接实现的。根据本发明的另一个实施例，配线架使用网络侧的开关元件将该配线架有源插口的网络端口连接到共享以太网总线130。
现在参照图9，示出了加电的配线架122的一实施例的方框图。在本实施例中，24端口配线架122的有源插口单元10a-x被安装在普通的印刷电路板132上。处理器134通过总线136电连接到有源插口10a-x并且控制这些插口的行动。“DC到DC”电源转换器138将输入的电源转换为本地电路所需的电源。例如，电源转换器138可以将输入的48伏电源转换为本地电路所需的3.3负。将用于本地电路的电源沿电源连接140分配到有源插口10a-x，以便将该电源转送到下游的加电设备。根据一个实施例，指定有源插口10x从上游的PSE中提取出48伏，并通过输入电源连接142将这48负分配给“DC到DC”电源转换器138。可选的有源插口(比如有源插口10w)也可以用于电能提取，例如，当从冗余的上游PSE中提取电能的时候。“DC到DC电源转换器”128可以确定将使用哪个电源(例如10w或10x)。在可选实施例中，可以使用附加的插口，目的仅在于电能提取。
现在翻到图10，示出了根据本发明一实施例的有源插口的可选结构144。有源插口144可以用在图9所示的实施例中，其中使用了共享的处理器134和共享的“DC到DC”电源转换器，并且单个插口不需要从上游的PSE中提取电能。图10的有源插口144包括：上游的变压器146和148，它们分别连接到上游的驱动器150和152；以及下游的变压器154和156，它们分别连接到下游的驱动器158和160。开关162可操作地连接到电源连接140，并且在处理器控制下通过总线136可以控制经下游的电源连接器164和166而分配到下游的变压器154和156的电能，以便将电能转送给下游的加电设备。因此，只有下游的变压器154和156需要从中心抽头分接出来，目的在于转送电能。根据本发明的另一个实施例，开关162也可以可操作地连接到接收(Rx)和发送(Tx)信号，目的在于断开数据连接。
根据图9所示配线架122的一实施例，有源插口10具有集成的LED，它们可在交叉连接或互连系统中帮助安装者。图11示出了一种互连系统，其中与配线架122上的有源插口10相关联的LED 168可以是照明或闪光模式，以便帮助安装者。例如，LED可以指示在哪儿连接电缆86或水平缆线108要连接到配线架122。在图11所示的实施例中，沿PSE IP交换机/路由器170和水平缆线108之间的通信通路放置配线架122。根据一个实施例，通过来自管理单位的SNMP消息，可以实现有源插口LED的照明。除了LED功能所提供的安装便利以外，LED也可以改进安装后的缆线管理，因为LED可为维护人员提供哪儿有不可操作的缆线这种可视的指示，并且还提供用于重新组织通信网络中的缆线的可视化指令。尽管图中每一个有源插口144仅和一个LED相关联，但是应该理解在本发明的一些实施例中多个LED可以与一个有源插口相关联。
图12示出了本发明的另一个实施例，其中配线架122a和122b被部署在级联主从结构中。以图12所示的级联方式部署的配线架能够使各配线架上都带有LED 168的交叉连接系统向安装者指示在哪儿要移去或要安装连接电缆。
根据图13所示加电的配线架122的一个实施例，像48伏DC电源这样的电源可以从本地电源172中获得，本地电源172是AC线路PSE或紧急情况用的DC电池组，从而使加电的配线架122成为PSE设备。根据另一个实施例，借助于图9所示的多个本地插口10x之一，便可以从上游的PSE中获得像48伏DC电源这样的电源供给。
在另一个实施例中，如图14所示，通过使用配线架122内的有源插口(比如插口10k和10I)，借助于连接电缆176a和176b，便可以从两个独立的电源PSE 174a和174b中获取电源(比如为配线架122供电的48伏DC电源)。
现在参照图15，示出了根据本发明一实施例的多住户单元(MDU)。使用有源插口允许在单独的住户单元处激活服务。另外，也使住宅和在家办公(SOHO)等应用中的通信安全和管理更为便利。宽带路由器178连接到广域网180以便于进行外部连接，并且通过与配线架182相连的连接电缆86连接到MDU内部的分布系统，配线架182可以是带有加电有源插口的加电的配线架。配线架182可以选择性地包括一个或多个有源插口10以便于管理。从配线架182中，水平缆线装置连接到单独的位置184a-n，这些单独的位置184a-n可以位于各个住户家中。每一个位置184a-n都包括墙壁安装式有源插口10a-n和用户设备186a-n。每一个有源插口10a-n具有与该有源插口相关联的MAC地址和物理位置信息。有源插口10和用户设备186a-n所用的电源都可以从与宽带路由器178或配线架182相连的UPS电源中获得。将有源插口整合到用户区和/或宽带路由器178中可以对缆线基础设施问题进行远程管理和诊断，提高缆线基础设施的安全性，激活服务(即开启服务和关闭服务)和监控服务，为多种以太网应用供电，以及指示各设备的物理位置。性能监控也得到提高，因为服务提供商可以集中地标识问题连接的精确物理和逻辑网络位置，而无需就基本位置问题进行更昂贵的调查。
本发明的多住户单元应用包括了本文所描述的有源插口各实施例的优点，所以可以延伸到住户、办公室或宾馆的网络。有源插口在这些网络中的分布能够产生多种有用的特征。网络中分布的有源插口10a-n的一个用处是“敲钟请求服务”系统的实现。这种系统可以实现在宾馆中，其中每一个位置184a-n就是一个宾馆房间或会议室。有源插口10a-n能够监控数据吞吐量并向网络管理员报告数据吞吐量。因此，网络管理员可以根据设备186a-n所发送或请求的数据量来收费。此外，因为每一个有源插口10a-n可以由网络管理员打开或关闭，所以可以集中控制各位置184a-n中的有源插口10a-n的使用权，从而只允许付费用户单独使用有源插口，一旦付费时间周期已期满还能够中断通过有源插口10a-n的数据流。每一个数据分组或其它数据单位的费用以及基于时间付费等付费方案都可以得到实现，从而可以有效地将网络带宽分配给那些付费的用户。有源插口可以按网络树形结构分配，使得网络管理员可以很容易对会议室内若干独立的有源插口用户的网络接入进行管理，而无需对能够接入网络的区域内的每一个有源插口定址。根据本发明的有源插口可以连接到网络内所设置的其它有源插口，并且墙壁内所设置的有源插口可以连接到墙壁内所设置的其它有源插口或连接到配线架中所设置的有源插口。此外，在根据本发明的一些网络结构中，配线架内所设置的有源插口可以连接到配线架内所设置的其它网络插口。
通过标识单个缆线跨度中的通信问题，图15所示在多住户单元中使用有源插口的做法也增强了服务提供商对缆线的管理。有源插口的中心化控制和监控也可以使网络管理器能够确定是否有人在尝试未受权的网络接入或网络入侵，并进一步为网络管理器提供确定尝试未受权访问的物理位置所必需的信息。
因为整合到配线架中的有源插口或壁式插口可以将连接信息发送到远程网络管理系统，所以派技术人员到远程地点去判定设备状况或到达服务设备的需要可以有所减小，在许多情况下此钟需要已消除了。关于本文所描述的其它多用户实施例，应该理解，虽然只示出了很少的用户，但是本发明可以用于实现更多的用户。
根据本发明的有源插口可以用于扩展以太网系统的物理范围。通过使接收到的信号再生，沿通信路径排列的有源插口可用于增大信号的有效范围，从而使通信路径更坚固。此外，既然在本发明的某些实施例中每一个有源插口可使以太网信号再生，那么与配线架一起定位IP交换机和路由器便没有必要了。此外，因为有源插口可以被置于配线架内或壁式插口处，所以通信路径可以被设计成在保持低成本的同时很好地利用有源插口排布。有源插口也可以与无线网络单元(比如无线接入点即“WAP”)结合使用，以便在无线网络中提供有源插口的特征。
图16示出了使用有源插口来扩展网络范围的通信网络的方框图。在图16所示的网络中，网络单元188(比如交换机)具有第一半径“R1”，在该半径中网络单元可以通过导线连接传导网络信号。因此，网络单元188具有第一虚线圆圈“C1”所表示的可操作区域190。向位于网络单元188的可操作区域190周长附近的有源插口10提供导线连接192将会增大该系统的有效面积，因为有源插口10可以再生通信信号。具有第二半径“R2”的第二个圆圈“C2”示出了扩展后的有效面积194，这是当使用了有源插口10时才实现的。通过使用多个有源插口10，或者通过提供从有源插口10到无线接入点198的附加导线连接196，都可以进一步实现扩展。应该理解，图16所示用于范围扩展的有源插口可以是作为壁式插口来提供的，或作为配线架内的有源插口来提供的。此外，应该理解，无线接入点198和有源插口10可以被部署到所期望的各种结构中特别是网络应用中，并且有源插口可以被设置在无线接入点所服务的区域内以便再生沿其它缆线的无线接入点所发出的信号。另外，尽管图16中R1和R2大约相等，但是应该理解本发明的一些实施例可以使用两个不同的半径。当主无线接入点出现联网问题时，无线接入点和双引导有源插口(参照图4b描述过)可以用于将设备接入从主无线接入点切换到次无线接入点。
现在翻到图17，示出了根据本发明一实施例的配线架组件200的横截面图。配线架组件200适用于加电的配线架，可以向端点设备(比如VOIP电话)供电。根据一个实施例，该配线架是一种24端口中等跨距的配线架，它能够根据IEEE 802.3af标准和专有电源提供技术(比如Cisco Systems公司所用的技术)在经以太网供电(PoE)。该配线架包括用于向端点设备供电的电源控制电路。根据一个实施例，通过网络接口卡(NIC)，以菊花链方式实现到局域网(LAN)的连接状况管理。菊花链管理端口减少了以太网交换端口的浪费，当其它PoE供电设备要求每单元的单个以太网交换端口连接到以太网交换机时就可能产生上述这种浪费。
根据一个实施例，根据本发明的配线架能够通过100米的非屏蔽双绞线(UTP)缆线提供48伏DC电源。下面的工作模式是可用的并且由自动检测电路来设置：
-根据中等跨距供电要求，提供符合IEEE 802.3af的电源
-根据另一个协议(比如，Cisco Systems公司的专用协议)，提供电源
-使来自跨距末端设备(例如交换机)供电设备(PSE)的电能通过，从而在八根导线缆线的(1，2)和(3，6)导线对上提供电能。
根据一个实施例，首先通过扫描来实现设备(这些设备适用于通过IEEE802.3af标准来接收电能)检测。对于那些与该标准不兼容的设备而言，使用第二种方案来扫描那些与另一种协议(比如Cisco Systems公司所用的协议)兼容的加电设备。
通过一个19”EIA标准支架空间中的24个端口，根据本发明的供电配线架可以支持10/100Base-T以太网传输。该配线架适用于从本地电源中获取电能，并通过通信缆线将电能提供给加电设备，而无需为每一个加电设备配单独的电源。如图17和18所示，配线架组件200在其前面板203(比如金属面板)上包含RJ-45插口202。在配线架组件200的后方，标准的110向下插入式模块204被设置在后面板205中。
设置LED指示器206，以便在前面板203上显示加电设备(PD)的状态。可以设置附加的LED以显示系统状态。根据一个实施例，每一个端口各设置一个颜色不同的LED，从而可以传递其它信息。在NIC端口(未示出)附近的后面板205上可以设置两个LED，以提供系统管理状态的可视化指示。LED 206可以被设置在前PCB 208上，其中灯管210充当一个管道以允许光可以在前面板203上被看到。
主印刷电路板212将电子元件安装到表面贴装侧214上以及通透孔及表面贴装侧216上。主印刷电路板212通过前面的柔性电路板218连接到前面的PCB208，并且通过后面的柔性电路板220连接到后面的PCB 222。后面的印刷电路板连接到向下插入式模块204，并且由机械支架224撑着。如图18所示，柔性电路板218和220可以连接到带有接头226的PCB。在配线架内将柔性电路作为一种互连包括进来的做法可以减小成本，减小该单元的尺寸，并提高性能和灵活性。根据一个实施例，从RJ-45插口202到向下插入式模块204的距离L约四英寸。
现在翻到图19，沿以太网交换机230和用户PoE设备232之间的网络路径，示出了一个加电的配线架228。连接电缆234将以太网交换机230连接到加电的配线架228，而水平缆线236则将加电的配线架228连接到用户PoE设备232。水平缆线236通过加电的配线架228后面的110下插式连接(未示出)而连接到加电的配线架228。加电的配线架228可以包括图17和18所示的加电的配线架组件200。
根据本发明，将加电的配线架包括到一个支架中可以增大该支架内提供PoE端口的密度。根据本发明的加电配线架228可以被设置在不同的结构中。例如，图20a和20b分别示出了具有直形结构的加电配线架228a的前视图和顶视图，多个加电的配线架228a安装在支架环境238中。相似的是，图21a和21b分别示出了具有角形结构且安装在支架环境238中的加电配线架228b的前视图和顶视图。具有角形结构的加电配线架228b对连接电缆234的管理有所改进。
加电的配线架可以提供全部的PoE能力，而无需任何外部软件。也可以设置软件管理器。管理软件可以作为独立的单元管理器(EM)来设置，它将被用于没有网络管理系统(NMS)的实现方式中。管理能力也可以通过NMS软件来提供。在一个实施例中，每一个配线架都需要一个IP地址以便利用管理能力，其中动态主机控制协议(DHCP)是用于分配IP地址的默认方法。
根据本发明的加电配线架可以包括有源插口，或者它们可以具有非有源通信插口。在后一种情况下，加电的配线架适用作标准的配线架，并具有向加电设备提供电能的附加功能。
加电的配线架EM软件具有若干种能力。例如，EM软件可以让网络管理员发现网络中所有兼容的加电配线架。关于加电配线架的物理位置信息(比如配线架房间位置和支架号码)可以被输入到EM软件中。单独的端口可以根据命令选择性地打开或关闭。根据关键程度，可以选择性地使这些端口断电。例如，当停电需要紧急备用电源时，可以选择性地关闭一些端口。配线架电源状态和故障情况以及端口和PD状态的实时图形显示都可以提供。这些特征中的某些或全部都可以被包括到EM软件中。
尽管已经示出并描述了本发明的特定实施例和应用，但是应该理解本发明并不限于本文所揭示的精确结构和组成，并且在不背离所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围的情况下从上文的描述中可以明显看到各种修改、变化和变体。

Claims (15)

1.一种在网络中的端点设备和上游网络设备之间连接用的通信配线架，所述通信配线架包括：
在所述通信配线架的前面板中设置的多个前侧通信连接器；
在所述通信配线架的后面板中设置的多个后侧通信连接器，每一个所述后侧通信连接器都电连接到所述多个前侧通信连接器中相应的一个前侧通信连接器；
连接在每一个前侧通信连接器和后侧通信连接器中间的电源控制电路，所述电源控制电路可以沿通信缆线将电源中的电能提供给端点设备；
第一管理端口，用于提供所述通信配线架和所述网络的网络管理系统之间的连接；以及
自动检测电路，用于设置工作模式以根据IEEE 802.3af标准或另一协议提供电能。
2.如权利要求1所述的通信配线架，其特征在于，所述多个前侧通信连接器包括RJ-45插口。
3.如权利要求1所述的通信配线架，其特征在于，所述多个后侧通信连接器包括向下插入式模块。
4.如权利要求1所述的通信配线架，还包括第二管理端口，由此多个通信配线架通过使用菊花链连接便能连接到单个以太网交换机端口以便于管理。
5.如权利要求1所述的通信配线架，还包括多个在所述通信配线架的前面板上的电源指示灯，每一个所述电源指示灯与所述前侧端口之一相关联并且指示与相应的前侧端口相关联的端点设备的状态。
6.如权利要求5所述的通信配线架，其特征在于，每一个所述电源指示灯包括安装在所述通信配线架内的电路板上的LED以及连接在所述LED和所述通信配线架的前面板之间的灯管。
7.如权利要求1所述的通信配线架，其特征在于，所述电源控制电路可用于执行管理命令，所述管理命令包括选自下列的至少一个命令：允许网络管理员发现所有兼容的加电配线架；传递关于所述通信配线架的物理位置的信息；选择性地为通信连接器供电；以及提供关于配线架电源状态和故障情况的实时信息。
8.一种在网络中的端点设备和上游网络设备之间连接用的通信配线架，所述通信配线架包括：
在所述通信配线架的前面板中设置的多个前侧RJ-45通信连接器；
在所述通信配线架的后面板中设置的多个后侧向下插入式通信连接器，每一个所述后侧向下插入式通信连接器都电连接到所述多个前侧RJ-45通信连接器中相应的一个前侧RJ-45通信连接器；
连接在每一个前侧RJ-45通信连接器和后侧向下插入式通信连接器中间的电源控制电路，所述电源控制电路可以沿通信缆线将电源中的电能提供给端点设备；以及
自动检测电路，用于设置工作模式以根据IEEE 802.3af标准或另一协议提供电能。
9.如权利要求8所述的通信配线架，还包括第一和第二管理端口，分别用于提供所述通信配线架和所述网络的网络管理系统之间的连接，和用于通过使用菊花链连接来提供多个配线架到单个以太网交换端口的连接以便于管理。
10.如权利要求8所述的通信配线架，还包括在所述通信配线架的前面板上的电源指示灯，每一个所述电源指示灯都与所述前侧RJ-45通信连接器之一相关联并且指示与所述相应的RJ-45通信连接器相关联的端点设备的状态。
11.如权利要求10所述的通信配线架，其特征在于，每一个所述电源指示灯包括安装在所述通信配线架内的电路板上的LED以及连接在所述LED和所述通信配线架的前面板之间的灯管。
12.如权利要求8所述的通信配线架，其特征在于，所述电源控制电路可用于执行管理命令，所述管理命令包括选自下列的至少一个命令：允许网络管理员发现所有兼容的加电配线架；传递关于所述通信配线架的物理位置的信息；选择性地为通信连接器供电；以及提供关于配线架电源状态和故障情况的实时信息。
13.一种在网络中的端点设备和上游网络设备之间连接用的通信配线架，所述通信配线架包括：
在所述通信配线架的前面板中设置的多个前侧RJ-45通信连接器，用于连接到所述网络中的上游网络设备；
在所述通信配线架的后面板中设置的多个后侧向下插入式通信连接器，用于连接到所述网络中的端点设备，每一个所述后侧向下插入式通信连接器都电连接到所述多个前侧RJ-45通信连接器中相应的一个前侧RJ-45通信连接器；
连接在每一个前侧RJ-45通信连接器和后侧向下插入式通信连接器中间的电源控制电路，所述电源控制电路可以沿通信缆线将电源中的电能提供给端点设备；
第一管理端口，用于提供所述通信配线架和所述网络的网络管理系统之间的连接；
第二管理端口，由此多个通信配线架通过使用菊花链连接便能连接到单个以太网交换机端口以便于管理；以及
自动检测电路，用于设置工作模式以根据IEEE 802.3af标准或另一协议提供电能；
其中所述电源控制电路可用于执行管理命令，所述管理命令包括选自下列的至少一个命令：允许网络管理员发现所有兼容的加电配线架；传递关于所述通信配线架的物理位置的信息；选择性地为通信连接器供电；以及提供关于配线架电源状态和故障情况的实时信息。
14.如权利要求13所述的通信配线架，其特征在于，所述多个前侧RJ-45通信连接器通过柔性连接而连接到所述电路板上。
15.如权利要求13所述的通信配线架，其特征在于，所述多个后侧向下插入式通信连接器通过柔性连接而连接到所述电路板。
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