加電的配線架的制作方法

文檔序號：6866326閱讀：287來源：國知局

專利名稱：加電的配線架的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及通信元件，尤其涉及管理使用有源插口的通信網絡所用的系統和方法。
背景技術：
隨著網絡變得更大和更密，用局域網(LAN)來滿足較寬范圍的通信需求已越來越普遍。同樣，當連接問題出現時，為LAN提供文件資料并管理LAN等問題對及時響應的需求增大了。這在當互聯網協議語音技術(VOIP)出現時顯得更為重要，VOIP可替代傳統電話網的功能，但目前作為數據服務仍運行于相同的LAN上。局域網對于承載商業或家庭的總電通信容量負有越來越多的責任。
系統應該在提供文檔編制、管理以及故障診斷等能力的同時，使接入點或配線架處對人工操作的需求最小。通常，電話網和數據網作為兩個分立的網絡來維護，它們具有各自的布線要求和特征。這主要是因為對電話服務提出了要具備停電時不斷話的功能等規定要求以及諸如DC響鈴音頻電壓相對較高等電氣問題。
在許多方面，LAN布線方案遵循電話方案，其中包括向后引線到配線架的壁式插口板。然而，纜線類型和特征仍然不同。對于較大的辦公室、住宅和在家辦公(SOHO)以及多住戶單元(MDU)等安裝而言，這一點是真實的。

發明內容
根據本發明的一個實施例，系統可以使用有源電插口。根據本發明的一些實施例，該有源插口可以被置于企業辦公室的墻壁上、纜線分布設備內的配線架中、用戶設備中、或這些區域中的兩個或多個之中。根據本發明的一些實施
例，該有源插口包括至少兩個10/100 Mb/s以太網端口，并且是局域網(LAN) 上的一個網絡單元(NE)。該有源插口的一個以太網端口是網絡端口，并且連接到LAN系統的水平布線。至少一個其它端口是用戶端口，諸如個人計算機(PC) 或IP語音技術(VOIP)電話等以太網設備會插入該用戶端口以便獲得對LAN的訪問。該有源插口可以充當雙端口以太網交換機，用于在這兩個端口之間路由數據。
根據本發明的一個實施例，物理位置信息(即房間、樓層等)與有源插口的MAC地址相關聯。因為有源插口具有MAC地址，所以當被加電或被詢問確實存在于網路上時，它響應于來自網絡的地址解析協議(ARP)請求并發送 ARP消息。該ARP消息和有源插口的相關物理位置信息可以被用于提供與結構化纜線系統(即LAN纜線設備)的連接狀況有關的信息。
根據本發明的一個實施例，有源插口是需要DC電源的電子元件，DC電源可以從諸如符合IEEE 802.3AF的電源等電源供給設備(PSE)中獲得。這種電源作為DC電源而部署在網絡中，以便用于諸如VOIP電話等相連接的加電設備(PD)，這種加電設備根據"網絡配電"方案來接收電能。根據本發明的一些實施例，有源插口的功耗很小，而剩余電能則轉給相接的加電設備(PD)(如果確實連接有PD的話)。
有若干種方法可以為有源插口提供DC電源。根據本發明的一個實施例，使用諸如以太網交換機或IP路由器等PSE裝備。根據另一個實施例，可以使用配線架或中等跨距配線架。當配線架配備有源插口時，便獲得了可管理的結構纜線PSE系統。如果有源插口被用在配線架和終端設備之間，則可以增大配線架所具有的管理范圍。
目前的纜線設備管理及安全維護方法依賴于水平纜線系統和/或配線架保持相當穩定的狀態。此外，如果發生變化，則要求為它們提供完備的文檔并且需要進入安全/管理系統數據庫進行人工操作。根據本發明的一個實施例，有源
插口的使用可以幫助監控連接電纜和水平纜線系統的狀態，從而提供一個可管理的、結構化的纜線系統。如果移動或去除特定的纜線，則與該纜線相連的有源插口將失去上游網絡連接。通過連接到上游交換機的每秒一次的"心跳"IP
傳輸，配線架中的有源插口可以周期性地檢測變化。因為PSE和PD相連，所以PSE可以即時地報告連接電纜上的斷路。有源插口可以選擇性地向相鄰的有
源插口發送消息，以便報告通信問題。當連接重新建立時，有源插口可以發出 ARP消息，告訴與其相連的任何其它設備它又回到線上了。隨著連接的重新建立，因此標識連接到配線架端口的交換機端口，這是管理連接電纜連接狀態的重要方面。因為物理位置信息會與有源插口相關聯，所以即使是片刻的纜線設備變化也會被識別和記錄下來。
因為有源壁式插口是可管理的網絡單元，所以通過通信網絡的管理和操作元件便可以獲得遠程可見性。有源插口提供了遠程監控、從而不需要派技術人員去確定設備整體或使這種需要減小了。可以遠程中止服務或重新設置服務。此外，通過使用有源插口連接到網絡的端點設備也可以獲得逐條記錄和控制。
根據本發明的一些實施例，當客戶使用軟IP電話或VOIP外部硬件電話時，可以使用這些管理和安全方面。該有源壁式插口可以提供以太網上的電源(為電話提供電能)和/或提供物理位置地址，從而支持E911服務。
為了支持停電時不斷話的VOIP, PSE交換機可以用于確保所有的企業交換機具有足夠的DC電源，以便在AC停電時使用。內部交換機將繼續管理并引導VOIP電話對外部的呼叫，但拒絕其它IP數據交易。根據本發明的一個實施例，具有有源插口的電源配線架的優點在于，它允許上游交換機在AC電源停電時關閉。然后，可以將數據量從配線架引導至"停電時不斷話"的VOIP 網關，其中該停電時不斷話的VOIP網關支持語音數據量和/或少量的數據通信
根據本發明的一個實施例，配線架用于通過通信纜線向加電設備提供電能。可以按IEEE 802.3af標準或諸如所有權協議協議等其它協議來提供電源。

在附圖中-
圖la是有源壁式插口的等距視圖lb是有源壁式插口的側視圖2a是有源壁式插口的示意圖2b是有源壁式插口的可選實施例的示意性框圖3a、 3b和3c示出了插板中有源標準壁式插口的不同配置；
圖4a、 4b、 4c和4d是根據本發明的有源壁式插口的可選實施例的側視圖;
圖5是示出了位置數據進入有源壁式插口的框圖6是示出了有源壁式插口所用的電源分布和纜線管理方案的框圖7是示出了使用根據本發明一實施例的有源插口的通信網絡的框圖8是示出了包括帶有源插口的配線架的緊急供電系統的框圖9是帶有源插口和共享電路的配線架的示意圖IO是根據本發明一實施例的有源插口的示意圖11是根據本發明一實施例的配線架實施方式的框圖12是根據本發明另一實施例的配線架實施方式的框圖；圖13是根據本發明另一實施例的配線架實施方式的框圖；圖14是根據本發明另一實施例的配線架實施方式的框圖；圖15是根據本發明一實施例的多住戶單元網絡的框圖；圖16是根據本發明一實施例的網絡的框圖17是根據本發明一實施例的加電的配線架組件的橫截面圖18是圖17所示實施例的加電的配線架電路組件的頂視圖19是示出了根據本發明一實施例加電的配線架的使用情況的框圖20a和20b分別是網架中直的加電配線架的前視圖和頂視圖；圖21a和21b分別是網架中有角的加電配線架的前視圖和頂視圖。
具體實施例方式
現在參照附圖，先看圖la，示出了有源插口 IO的等大結構圖。有源插口 IO包括兩個外殼12a和12b，它們可以形成插頭接收孔14，像圖示外殼12b中的那個孔那樣。根據本發明的可選實施例，有源插口 IO的一種連接器是插頭，而其它連接器則是絕緣體置換連接器(IDC)。外殼12a和12b可以是通信連接器
所用的那種類型，這在Doorhy等人的題為"Low Crosstalk Modular Communication Connector"的美國專利6,371,793中有更為詳細地描述，該專利于2002年4月16日發布，其整體內容引用在此作為參考。安裝在插頭接收孔內的是多個連接器16，當插頭連接到有源插口 10時，這些連接器與通信插頭形成彈性接觸。引導連接器16穿過有源插口 10的外殼，從而與印刷電路板 (PCB)18接觸。根據本發明的一實施例，PCB 18的x維度約5/8英寸，y維度約2英寸，并且是多層結構，其上最大限度地鍍有銅以便于散熱，并且該PCB 18能夠支撐電子元件20。該圖以分解圖的形式示出了與電路板18分離的外殼，這樣會露出熱接觸片22，在一個實施例中該熱接觸片幫助將電路板18和元件 20的熱量傳到像元件12b這樣的外殼元件。圖lb示出了一種與可安裝的面板 24有關的有源插口 10，其類型是墻壁位置中的通信端口所常用的。
根據本發明一實施例，有源插口 10的熱設計支撐數據出口外殼內的環境。因為根據某些實施例在這種外殼中幾乎沒有空氣流動，所以散熱不太有效。如圖lb所示，有源插口設計可以包括較低的熱阻接觸片，它透過連接器外殼12b 接觸到外殼的外部。在本發明的另一個實施例中，外殼由高熱導率材料(比如摻有金屬的材料)構成，以幫助散熱。在本發明的可選實施例中，印刷電路板 18上的電子元件20被設置在有源插口 10的外殼12a或12b中。
現在參照圖2a，示出了根據本發明一實施例的有源壁式插口 10的示意圖。根據本發明一實施例，有源插口單元10的元件都安裝在PCB 18上。圖2a所示元件是作為功能單元而示出的，它們可以按各種結合方式來實現。這些元件至少包括雙端口以太網物理器件(PHY)26，該器件26包括接收器28a、 28b以及發射器30a和30b。盡管圖2示出了雙端口以太網器件，但是應該理解本發明的原理可以應用于具有不止兩個端口的有源插口，這在下文中會進行討論。
接收器28和發射器30分別電連接到接收變壓器32a、 32b以及發射變壓器34a、 34b。接收變壓器32a、 32b以及發射變壓器34a、 34b分別進一步電連接到外殼12a和12b的多個連接器(即圖1中的標號16)。這些連接器的形式可以是網絡一側的連接37以及用戶一側的連接39。 PHY 26連接到以太網介質訪問控制(MAC)處理器36，該處理器36在功能上構成雙端口以太網交換機。
根據本發明的一些實施例，符合IEEE 802.3AF的PSE電源為有源插口 10
的電路供電，根據一個實施例這種PSE電源提供負的共模電壓(從接收變壓器
32a的中心抽頭中將這種負的共模電壓提取到負的干線38)以及正的共模電壓 (從發射變壓器34a的中心抽頭中將這種正的共模電壓提取到正的干線40)。 IEEE 802.3AF標準也允許交換負的和正的線路。"DC到DC"轉換器42連接到負的干線38和正的干線40，并且為有源插口 IO的電路提供電能。橫跨電壓干線38和40放置一個電阻器44，其阻值足夠大以便用信號通知PSE存在一個電源需求器件(PD)。根據本發明一實施例，電阻器44的阻抗是26千歐，當然在本發明的特定實施例中也可以使用更大或更小的阻抗。在供電吞吐量模式中，電壓干線38和40通過可選開關46電連接到發射變壓器34b和接收變壓器32b的中心抽頭，從而允許下游的其它PD從該PSE中獲取電能。IEEE 802.3AF草案標準并不涵蓋給定電路上的多個PD，所以諸如有源插口 10等中間PD的功率需求必須非常小，通常小于1瓦。可選開關46可以由本地MAC 處理器控制，以便出于管理和/或安全目的為下游PD提供電源控制，這在下文中進一步討論。
圖2也示出了 MAC處理器36，它控制發光二極管(LED)48。根據本發明一實施例，MAC處理器36充當網絡端口標識元件，用于在當請求時存儲并提供標識信息。在通信鏈路中可能有兩個或更多個這種受MAC處理器36控制的 LED 48:至少一個表示鏈路狀態；并且至少另一個表示發送/接收行為。根據一個實施例，LED 48安裝在PC板18上，并且燈管50將光線引導至插口外殼12b 的外部。在可選的實施例中，LED可以安裝在外殼12上，并且電連接到PCB 18。根據可選的實施例，一個或更多的LED可能與一個有源插口 IO和一個插口外殼12相關聯。根據本發明的一些實施例，附加的LED端口或不同顏色的LED 光都可以使用，以便支持端點設備的控制和監控。例如，可以使用不同顏色的光或附加的光來表示安裝是否完成，并且幫助監控和維護纜線連接。這些實施例可以為安裝或維護人員提供定位纜線連接斷開所需的信息，由此查出需要注意的連接。
現在翻到圖2b，示出了根據本發明一實施例的可選有源插口。在圖2b的實施例中，邏輯芯片51執行有源插口的多項功能，其中包括通過有源插口進行通信轉發；由有源插口進行信號再生；監控并報告數據吞吐量；對安裝指
令和用戶指令進行存儲器存儲；有效插口的邏輯標識；以及有源插口的開關功能，以便啟動或關閉通過有源插口的通信。根據本發明一實施例，邏輯芯片51 包括存儲器元件，該存儲器元件用于存儲有源插口安裝期間安裝程序要遵循的指令模板和/或安裝程序要填充的一個或多個數據字段。邏輯芯片51連接到網
絡一側的連接53以及用戶一側的連接55。
根據本發明一些實施例的有源插口可以被部署在"經以太網供電"的環境中。在這些環境中，有源插口可以在消耗其工作所需電能的同時，又落在將有源插口標識為"經以太網供電"環境中的加電設備的功耗水平之下。這種環境中的有源插口轉送提供給加電設備的電能。
現在參照圖3a，示出了根據本發明一實施例的面板24a，它帶有一個有源插口 10。圖3b示出了另一個實施例的面板24b，它帶有兩個有源插口 10a和 10b。圖3c示出了另一個實施例的面板24c，它帶有兩個有源插口 10a和10b 以及一個無源插口52。應該理解，在特定的安裝情況下，可以實現使用多個有源和無源插口的若干可選實施例。圖3a、 3b和3c也示出了LED指示燈49，用于輔助有源插口的安裝和維護。
現在參照圖4a，根據本發明一實施例，在面板24后面的墻壁54中所安裝的壁板內，包括了根據本發明一實施例的有源插口單元10，這樣在圖示的用戶區56內可以接入用戶一側的插口外殼12b。有源插口單元10借助于終端插頭 60連接到水平纜線58，終端插頭60使有源插口單元IO或水平纜線58的測試及維修更為容易。或者，有源插口單元10可以通過絕緣體置換連接器連接到水平纜線。
根據本發明的有源插口也支持在一個有源插口單元內使用多個用戶側連接和/或多個網絡側連接。這種實施例可以用于實現一個用戶設備連接到網絡一側的不止一個網絡。此外，屬于網絡上不止一個賬戶的不止一個用戶設備可以連接到單個有源插口并且訪問該有源插口網絡一側的一個或多個網絡。具有多個網絡側連接的有源插口的結構也支持有源插口的雙自動導引操作。在這種操作模式中，有源插口可以監控不止一個網絡側的連接的可操作性。如果主網絡
連接變得不可操作或遇到其它通信問題，則根據本發明的有源插口可以自動地切換到備用網絡連接。在采用這種雙自動導引系統的有源插口處，提供上述這
種冗余網絡連接可以使網絡訪問的可靠性顯著增大。
圖4b、4c和4d示出了根據本發明使用多個用戶側和/或網絡側連接的有源插口實施例。圖4b、 4c和4d的有源插口被包括在壁板中，但應該理解，它們也可以按需要被包括到其它網絡元件中。圖4b示出了具有兩個網絡側連接器外殼12a和12c的有源插口，這兩個外殼12a和12c用于連接到兩個網絡側終端插頭60a和60b，這兩個插頭60a和60b又通過兩個水平纜線58a和58b連接到一個或更多的網絡。圖4b的有源插口允許用戶區56中的一個連接可以訪問不止一個網絡連接。盡管己示出兩個網絡連接，但是應該理解，在本實施例和其它實施例中，網絡側可以使用多于兩個的網絡連接。
現在翻到圖4c，一種有源插口具有兩個用戶側連接器外殼12b和12d，這兩個外殼12b和12d用于連接到兩個用戶設備。一個網絡側連接器外殼12a用于連接到網絡側終端插頭60，插頭60又通過水平纜線58連接到網絡。本實施例允許兩個用戶設備連接到有源插口組件。此外，因為每一個用戶側連接器外殼12b和12d都可以支持單個有源插口的功能，所以圖4c所示實施例通過直接的壁式連接便可以使所有的有源插口功能等同地應用于不止一個用戶側設備。盡管所示的是兩個用戶側連接，但是應該理解，在本實施例和其它實施例中可以使用不止兩個用戶側連接。
圖4d示出了一種有源插口實施例，其中使用了兩個網絡側連接器外殼12a 和12c以及兩個用戶側連接器外殼12b和12d。在本實施例中，不止一個用戶設備(比如，VOIP電話或其它用戶設備)可以連接到不止一個網絡側連接。圖4d所示實施例允許具有多個用戶側有源插口的有源插口壁式組件的雙自動導引應用。因此，可以為該插口用戶側56的多個用戶或多個用戶設備提供網絡冗余，以防主網故障或其它通信問題。
在通信網絡中，期望能夠標識每一個用戶的物理位置。這一點對于支持 VOIP電子緊急情況911數據庫而言特別重要，其中位置信息可以使相關人員能夠更容易響應于緊急情況。位置信息也可以支持受管理的結構化纜線裝置。現在參照圖5，有源插口 10被安裝在區域62的墻壁54中，該有源插口10通過水平纜線58連接到配線架64并且通過連接電纜66連接到IP路由器68。根據本發明的一個實施例，特定的有源插口 10與其在數據庫中的物理位置信息
相關。為了使有源插口 IO與其物理位置相關聯，區域62的物理位置可以與數據庫70中關于有源插口的信息(例如，其MAC地址)相關聯，根據一些實施例，該數據庫是E911數據庫或可由E911程序識別的數據庫。
此外，可以根據項目類型或項目模型來標識位于區域62內且連接到有源插口 IO的設備，由此生成連接到有源插口 IO的項目列表并且能夠實時監控通過有源插口 10連接到網絡上的設備。例如，在校園網中，分布在教室里的有源插口允許對通過有源插口連接到校園網上的設備進行集中式監控。因此，如果需要特定的計算機或光學投影儀，則只要該設備連接到網絡上，就可以很容易確定該計算機或光學投影儀的物理位置以及該設備在計算機網絡中的邏輯位置。根據本發明一實施例，與連接到網絡的設備的物理位置相對應的目錄信息可以與網絡的物理位置映像圖相關聯，以便實時對網絡內的設備位置進行描述。
根據本發明一實施例，安裝有源插口的工作人員可以通過使用PC72上運行的應用程序來輸入位置信息，從而使有源插口和有源插口的物理位置相互關聯，其中PC72與局域有源插口 IO相連，有源插口 IO又如上文所述具有其自身的MAC地址。局域有源插口 IO的MAC地址與位置數據的關聯情況可以被記錄在PC 72上，并且在有源插口安裝的工作周期之后可以被轉移到管理數據庫70。在可選的實施例中，相關信息可以直接通過相連的網絡輸入到數據庫 70中。在另一種方法中，工作人員使用測試儀器74，該儀器74可以提供更簡單的接口來實現相同的結果。測試儀器74也可以執行多種網絡測試，以確保適當的網絡安裝和連接狀況。在另一個實施例中，聯網計算機76被用于基于工作定單錄入信息來更新位置數據庫。圖5所示數據庫70可以是網絡管理系統的一部分、IP路由器68的一部分、或VOIP系統的語音網關的一部分。
現在翻到圖6，示出了三條連接路徑，用于說明通過使用有源插口 10來管理結構化互連纜線網絡78的方法。本示例所用的結構化網絡是PSE IP交換機/ 路由器80，它通過連接電纜82連接到第一配線架84 (該配線架84以無源插口作端口)并通過連接電纜86連接到第二配線架88 (該配線架88以有源插口 10c作為端口)。在圖6所示的第一連接路徑90中，像VOIP電話這樣的用戶設備92a通過無源插口 52連接到網絡78。本實施例或其它實施例所用的用戶
設備可以是像VOIP電話這樣的電話、計算機等，并且可以是從網絡連接中獲
取電能的加電設備。在第一連接路徑90中，如果在纜線系統中任何地方有斷路，或者如果設備92a是加電設備并從壁式插口 52中斷開連接，則設備92a 將斷電。這可以由PSEIP交換機/路由器80來檢測，但是原因(例如，纜線裝置問題、辦公室連接或設備斷電)無法確定。如果移動連接電纜82或連接水平纜線94a，則這種移動將會只被檢測為設備92a斷電。包含有源插口作為端口的配線架可以被視為可管理的互連配線架，因為它與交叉連接配線架系統相似都能夠監控并控制連接狀況，同時只需要一個配線架。
在圖6的第二連接路徑96中，用戶設備92b通過有源壁式插口 10a連接到網絡78。在這種情況下，無論是連接電纜82中的斷路還是水平纜線94b中的斷路，都會使用戶設備92b (如果該用戶設備是加電設備的話)和有源插口 10a斷電。此時，PSE IP交換機/路由器80可以通知數據庫用戶設備92b和有源插口 10a不再存在即不再用電。當恢復供電時(在斷路情況下，要通過纜線變更或維修)，PSE IP交換機/路由器80通知連接了一個加電設備，因為在PSE IP交換機/路由器80處檢測到了供電請求。此外，有源插口 10a和設備92b發送關于通電的以太網ARP消息，該消息表示它們存在于網路上了。如果僅是設備92b斷開連接，則這將被PSEIP交換機/路由器80檢測到，并且管理軟件仍然可以到達并詢問有源插口 10a。此外，當僅是用戶設備92b斷開連接并且隨后重新連上時，電源恢復時只有重新加電的設備92b才用以太網ARP消息來響應。有源插口 10a以及用戶設備92b可以與給定的物理位置相關聯，從而用中斷服務的通知來輔助管理。
如第三連接路徑98所示，當有源插口被部署在配線架88中時，墻壁中的有源插口使結構化的可管理纜線裝置的維護更為容易。然而，通過在配線架和客戶目標點處使用有源插口技術，便可以獲得某些附加的功能。在第三連接路徑98中，用戶設備92c通過與配線架88相連的有源壁式插口 10b和水平纜線 94連接到網絡78，其中配線架88包含有源插口 10c。配線架88通過連接電纜 86連接到PSE IP交換機/路由器80。在在這種情況下，斷路、纜線移動、和/ 或用戶設備92c的移動都可以彼此隔離并單獨地識別，因為連接網絡已被有源設備92c、 10b和10c分割。在通電情況下，每一個上文提到的有源設備都會響
應于以太網ARP請求，并且產生以太網ARP關于加電狀況的消息。例如，如果移動連接電纜86，則用戶設備92c、有源插口 10b和配線架插口 10c將全部斷電。此時，PSE以所需電能量值的相似通知用戶設備改變后的狀態，并且可以由此區分只移去用戶設備92c以及水平或連接電纜斷路和/或移動。當恢復供電時，所有之前斷電的設備都在網絡上發送以太網ARP請求，用于表示其存在。此外，如果PSE設備80的端口和配線架88上的有源端口之間或配線架88和有源插口 10b之間的互連已經改變，則可以確定并管理變化的位置。
現在參照圖7，示出了用有源插口 IO來控制對LAN 100的網絡訪問。在本實施例中，用戶設備102a-n (比如VOIP電話)通過各個位置104a-n中的各個有源插口 10a-n而連接到網絡。盡管只在四個位置示出了四個用戶設備，但是應該理解，根據本發明的系統和方法可以用于許多位置的許多設備。有源插口 10a-n通過水平纜線裝置108連接到配線架106。配線架106連接到PSE IP 路由器設備110，該設備110連接到不中斷的電源(UPS)112并且通過IEEE 802.3AF草案標準向下游的電能需求設備(例如，102a-n和10a-n)供電。PSE 設備IIO連接到IP路由器114， IP路由器114也充當VOIP網關并且連接到數據庫116或者包含數據庫116。網絡管理器118也連接到LAN 100，并且在本發明一實施例中還能夠通過簡單網絡管理協議(SNMP)消息來監控和控制各種網絡元件(比如路由器110和114以及有源插口 10a-n)。根據本發明的一些實施例，網絡管理器118執行網絡管理程序，以便實現網絡管理任務。
如圖2所示，有源插口 IO具有DC電源開關46，該開關46受本地處理器 36控制。有源插口 10包含開關46，由此通過本地處理器36可以控制到任何下游設備的數據連接和電源，從而能夠增強安全特征(比如，端點隔離、設備編目和認證)。網絡管理設備118可以控制網絡元件，以便禁止按周期性間隔 (或響應于未受權的服務請求等外部刺激)對任何端點進行的網絡訪問。網絡管理設備118向位于有源插口 10中的處理器36發送信號，使特定位置處的開關46斷開，由此防止數據流過這些位置，這樣便實現了上述這一點。有一些這樣的應用，在一天中的某些時段，可以限制對受管理的網絡的訪問。在網絡中使用有源插口 10也允許使用監控。例如，可能有用的是，限制某些辦公室訪問敏感的或受限的互聯網或企業內部網點。如果有未受權的訪問，則網絡管
理設備118在意識到該入侵的情況下可以有權關閉有源插口 10并記錄請求設備正使用的有源插口的位置。
現在參照圖8，示出了根據本發明一實施例的系統，該系統通過配線架提供緊急電源并且通過使用配線架處的有源插口來管理結構化的纜線系統。用戶區121a-n中的用戶VOIP電話120a-n通過有源壁式插口 10a-n再經水平纜線裝置108連接到加電的配線架122。加電的配線架122連接到上游的IP交換機124，在正常工作期間該IP交換機124是用于VOIP電話120a-n的路由設備。加電的配線架122也連接到本地的緊急電源126 (比如緊急情況下用的電池)和緊急情況下用的語音網關128，該語音網關128也連接到本地緊急電源126。在停電時，上游的交換機124可能會斷電，加電的配線架122可以將語音通信量轉移到本地網關128。根據一些實施例，數據服務可能在停電期間停掉了，但語音服務得以維持以便用于緊急情況。
根據本發明一實施例，有源插口被設置在作為三端口設備的配線架122內在本實施例中，一個端口用于用戶連接，一個端口用于網絡連接，第三個端口用于緊急語音網關128的連接。根據本發明的另一個實施例，從配線架122到緊急網關128的連接是通過共享以太網連接實現的。根據本發明的另一個實施例，配線架使用網絡側的開關元件將該配線架有源插口的網絡端口連接到共享以太網總線130。
現在參照圖9，示出了加電的配線架122的一實施例的方框圖。在本實施例中，24端口配線架122的有源插口單元10a-x被安裝在普通的印刷電路板132 上。處理器134通過總線136電連接到有源插口 10a-x并且控制這些插口的行動。"DC到DC"電源轉換器138將輸入的電源轉換為本地電路所需的電源。例如，電源轉換器138可以將輸入的48伏電源轉換為本地電路所需的3.3負。將用于本地電路的電源沿電源連接140分配到有源插口 10a-x，以便將該電源轉送到下游的加電設備。根據一個實施例，指定有源插口 10x從上游的PSE中提取出48伏，并通過輸入電源連接142將這48負分配給"DC到DC"電源轉換器138。可選的有源插口 (比如有源插口 10w)也可以用于電能提取，例如，當從冗余的上游PSE中提取電能的時候。"DC到DC電源轉換器"128可以確定將使用哪個電源(例如10w或10x)。在可選實施例中，可以使用附加的插口，目的僅在于電能提取。
現在翻到圖10，示出了根據本發明一實施例的有源插口的可選結構144。有源插口 144可以用在圖9所示的實施例中，其中使用了共享的處理器134和共享的"DC至ljDC"電源轉換器，并且單個插口不需要從上游的PSE中提取電能。圖IO的有源插口 144包括上游的變壓器146和148，它們分別連接到上游的驅動器150和152;以及下游的變壓器154和156，它們分別連接到下游的驅動器158和160。開關162可操作地連接到電源連接140，并且在處理器控制下通過總線B6可以控制經下游的電源連接器164和166而分配到下游的變壓器154和156的電能，以便將電能轉送給下游的加電設備。因此，只有下游的變壓器154和156需要從中心抽頭分接出來，目的在于轉送電能。根據本發明的另一個實施例，開關162也可以可操作地連接到接收(Rx)和發送(Tx)信號，目的在于斷開數據連接。
根據圖9所示配線架122的一實施例，有源插口 IO具有集成的LED，它們可在交叉連接或互連系統中幫助安裝者。圖11示出了一種互連系統，其中與配線架122上的有源插口 IO相關聯的LED 168可以是照明或閃光模式，以便幫助安裝者。例如，LED可以指示在哪兒連接電纜86或水平纜線108要連接到配線架122。在圖ll所示的實施例中，沿PSEIP交換機/路由器170和水平纜線108之間的通信通路放置配線架122。根據一個實施例，通過來自管理單位的SNMP消息，可以實現有源插口 LED的照明。除了LED功能所提供的安裝便利以外，LED也可以改進安裝后的纜線管理，因為LED可為維護人員提供哪兒有不可操作的纜線這種可視的指示，并且還提供用于重新組織通信網絡中的纜線的可視化指令。盡管圖中每一個有源插口 144僅和一個LED相關聯，但是應該理解在本發明的一些實施例中多個LED可以與一個有源插口相關聯。
圖12示出了本發明的另一個實施例，其中配線架122a和122b被部署在級聯主從結構中。以圖12所示的級聯方式部署的配線架能夠使各配線架上都帶有LED 168的交叉連接系統向安裝者指示在哪兒要移去或要安裝連接電纜。
根據圖13所示加電的配線架122的一個實施例，像48伏DC電源這樣的電源可以從本地電源172中獲得，本地電源172是AC線路PSE或緊急情況用的DC電池組，從而使加電的配線架122成為PSE設備。根據另一個實施例，
借助于圖9所示的多個本地插口 10x之一，便可以從上游的PSE中獲得像48 伏DC電源這樣的電源供給。
在另一個實施例中，如圖14所示，通過使用配線架122內的有源插口 (比如插口 10k和101)，借助于連接電纜176a和176b，便可以從兩個獨立的電源 PSE 174a和174b中獲取電源(比如為配線架122供電的48伏DC電源)。
現在參照圖15，示出了根據本發明一實施例的多住戶單元(MDU)。使用有源插口允許在單獨的住戶單元處激活服務。另外，也使住宅和在家辦公(SOHO) 等應用中的通信安全和管理更為便利。寬帶路由器178連接到廣域網180以便于進行外部連接，并且通過與配線架182相連的連接電纜86連接到MDU內部的分布系統，配線架182可以是帶有加電有源插口的加電的配線架。配線架182 可以選擇性地包括一個或多個有源插口 10以便于管理。從配線架182中，水平纜線裝置連接到單獨的位置184a-n，這些單獨的位置184a-n可以位于各個住戶家中。每一個位置184a-n都包括墻壁安裝式有源插口 10a-n和用戶設備 186a-n。每一個有源插口 10a-n具有與該有源插口相關聯的MAC地址和物理位置信息。有源插口 IO和用戶設備186a-n所用的電源都可以從與寬帶路由器178 或配線架182相連的UPS電源中獲得。將有源插口整合到用戶區和/或寬帶路由器178中可以對纜線基礎設施問題進行遠程管理和診斷，提高纜線基礎設施的安全性，激活服務(即開啟服務和關閉服務)和監控服務，為多種以太網應用供電，以及指示各設備的物理位置。性能監控也得到提高，因為服務提供商可以集中地標識問題連接的精確物理和邏輯網絡位置，而無需就基本位置問題進行更昂貴的調査。
本發明的多住戶單元應用包括了本文所描述的有源插口各實施例的優點，所以可以延伸到住戶、辦公室或賓館的網絡。有源插口在這些網絡中的分布能夠產生多種有用的特征。網絡中分布的有源插口 10a-n的一個用處是"敲鐘請求服務"系統的實現。這種系統可以實現在賓館中，其中每一個位置184a-n就是一個賓館房間或會議室。有源插口 10a-n能夠監控數據吞吐量并向網絡管理員報告數據吞吐量。因此，網絡管理員可以根據設備186a-n所發送或請求的數據量來收費。此外，因為每一個有源插口 10a-n可以由網絡管理員打開或關閉，所以可以集中控制各位置184a-n中的有源插口 10a-n的使用權，從而只允許付
費用戶單獨使用有源插口，一旦付費時間周期已期滿還能夠中斷通過有源插口
10a-n的數據流。每一個數據分組或其它數據單位的費用以及基于時間付費等付費方案都可以得到實現，從而可以有效地將網絡帶寬分配給那些付費的用戶。有源插口可以按網絡樹形結構分配，使得網絡管理員可以很容易對會議室內若干獨立的有源插口用戶的網絡接入進行管理，而無需對能夠接入網絡的區域內的每一個有源插口定址。根據本發明的有源插口可以連接到網絡內所設置的其它有源插口，并且墻壁內所設置的有源插口可以連接到墻壁內所設置的其它有源插口或連接到配線架中所設置的有源插口。此外，在根據本發明的一些網絡結構中，配線架內所設置的有源插口可以連接到配線架內所設置的其它網絡插口。
通過標識單個纜線跨度中的通信問題，圖15所示在多住戶單元中使用有源插口的做法也增強了服務提供商對纜線的管理。有源插口的中心化控制和監控也可以使網絡管理器能夠確定是否有人在嘗試未受權的網絡接入或網絡入侵，并進一步為網絡管理器提供確定嘗試未受權訪問的物理位置所必需的信息。
因為整合到配線架中的有源插口或壁式插口可以將連接信息發送到遠程網絡管理系統，所以派技術人員到遠程地點去判定設備狀況或到達服務設備的需要可以有所減小，在許多情況下此鐘需要已消除了。關于本文所描述的其它多用戶實施例，應該理解，雖然只示出了很少的用戶，但是本發明可以用于實現更多的用戶。
根據本發明的有源插口可以用于擴展以太網系統的物理范圍。通過使接收到的信號再生，沿通信路徑排列的有源插口可用于增大信號的有效范圍，從而使通信路徑更堅固。此外，既然在本發明的某些實施例中每一個有源插口可使以太網信號再生，那么與配線架一起定位IP交換機和路由器便沒有必要了。此外，因為有源插口可以被置于配線架內或壁式插口處，所以通信路徑可以被設計成在保持低成本的同時很好地利用有源插口排布。有源插口也可以與無線網絡單元(比如無線接入點即"WAP")結合使用，以便在無線網絡中提供有源插口的特征。
圖16示出了使用有源插口來擴展網絡范圍的通信網絡的方框圖。在圖16
所示的網絡中，網絡單元188 (比如交換機)具有第一半徑"R1"，在該半徑中網絡單元可以通過導線連接傳導網絡信號。因此，網絡單元188具有第一虛
線圓圈"C1"所表示的可操作區域190。向位于網絡單元188的可操作區域l卯周長附近的有源插口 IO提供導線連接192將會增大該系統的有效面積，因為有源插口 IO可以再生通信信號。具有第二半徑"R2"的第二個圓圈"C2"示出了擴展后的有效面積194，這是當使用了有源插口 IO時才實現的。通過使用多個有源插口 10，或者通過提供從有源插口 IO到無線接入點198的附加導線連接196，都可以進一步實現擴展。應該理解，圖16所示用于范圍擴展的有源插口可以是作為壁式插口來提供的，或作為配線架內的有源插口來提供的。此外，應該理解，無線接入點198和有源插口 10可以被部署到所期望的各種結構中特別是網絡應用中，并且有源插口可以被設置在無線接入點所服務的區域內以便再生沿其它纜線的無線接入點所發出的信號。另外，盡管圖16中R1和 R2大約相等，但是應該理解本發明的一些實施例可以使用兩個不同的半徑。當主無線接入點出現聯網問題時，無線接入點和雙引導有源插口 (參照圖4b描述過)可以用于將設備接入從主無線接入點切換到次無線接入點。
現在翻到圖17，示出了根據本發明一實施例的配線架組件200的橫截面圖。配線架組件200適用于加電的配線架，可以向端點設備(比如VOIP電話)供電。根據一個實施例，該配線架是一種24端口中等跨距的配線架，它能夠根據IEEE 802.3af標準和專有電源提供技術(比如Cisco Systems公司所用的技術) 在經以太網供電(PoE)。該配線架包括用于向端點設備供電的電源控制電路。根據一個實施例，通過網絡接口卡(NIC)，以菊花鏈方式實現到局域網(LAN)的連接狀況管理。菊花鏈管理端口減少了以太網交換端口的浪費，當其它PoE供電設備要求每單元的單個以太網交換端口連接到以太網交換機時就可能產生上
述這種浪費。
根據一個實施例，根據本發明的配線架能夠通過100米的非屏蔽雙絞線 (UTP)纜線提供48伏DC電源。下面的工作模式是可用的并且由自動檢測電路來設置
-根據中等跨距供電要求，提供符合IEEE 802.3af的電源
-根據另一個協議(比如，Cisco Systems公司的專用協議)，提供電源 -使來自跨距末端設備(例如交換機)供電設備(PSE)的電能通過，從而在八根導線纜線的(1，2)和(3,6)導線對上提供電能。
根據一個實施例，首先通過掃描來實現設備(這些設備適用于通過IEEE 802.3af標準來接收電能)檢測。對于那些與該標準不兼容的設備而言，使用第二種方案來掃描那些與另一種協議(比如Cisco Systems公司所用的協議)兼容的加電設備。
通過一個19"EIA標準支架空間中的24個端口，根據本發明的供電配線架可以支持10/100 Base-T以太網傳輸。該配線架適用于從本地電源中獲取電能，并通過通信纜線將電能提供給加電設備，而無需為每一個加電設備配單獨的電源。如圖17和18所示，配線架組件200在其前面板203 (比如金屬面板)上包含RJ-45插口 202。在配線架組件200的后方，標準的110向下插入式模塊 204被設置在后面板205中。
設置LED指示器206，以便在前面板203上顯示加電設備(PD)的狀態。可以設置附加的LED以顯示系統狀態。根據一個實施例，每一個端口各設置一個顏色不同的LED，從而可以傳遞其它信息。在NIC端口 (未示出)附近的后面板205上可以設置兩個LED，以提供系統管理狀態的可視化指示。LED 206可以被設置在前PCB 208上，其中燈管210充當一個管道以允許光可以在前面板 203上被看到。
主印刷電路板212將電子元件安裝到表面貼裝側214上以及通透孔及表面貼裝側216上。主印刷電路板212通過前面的柔性電路板218連接到前面的PCB 208，并且通過后面的柔性電路板220連接到后面的PCB 222。后面的印刷電路板連接到向下插入式模塊204，并且由機械支架224撐著。如圖18所示，柔性電路板218和220可以連接到帶有接頭226的PCB。在配線架內將柔性電路作為一種互連包括進來的做法可以減小成本，減小該單元的尺寸，并提高性能和靈活性。根據一個實施例，從RJ-45插口 202到向下插入式模塊204的距離L 約四英寸。
現在翻到圖19，沿以太網交換機230和用戶PoE設備232之間的網絡路徑，示出了一個加電的配線架228。連接電纜234將以太網交換機230連接到加電的配線架228，而水平纜線236則將加電的配線架228連接到用戶PoE設
備232。水平纜線236通過加電的配線架228后面的IIO下插式連接(未示出) 而連接到加電的配線架228。加電的配線架228可以包括圖17和18所示的加電的配線架組件200。
根據本發明，將加電的配線架包括到一個支架中可以增大該支架內提供 PoE端口的密度。根據本發明的加電配線架228可以被設置在不同的結構中。例如，圖20a和20b分別示出了具有直形結構的加電配線架228a的前視圖和頂視圖，多個加電的配線架228a安裝在支架環境238中。相似的是，圖21a和 21b分別示出了具有角形結構且安裝在支架環境238中的加電配線架228b的前視圖和頂視圖。具有角形結構的加電配線架228b對連接電纜234的管理有所改進。
加電的配線架可以提供全部的PoE能力，而無需任何外部軟件。也可以設置軟件管理器。管理軟件可以作為獨立的單元管理器(EM)來設置，它將被用于沒有網絡管理系統(NMS)的實現方式中。管理能力也可以通過NMS軟件來提供。在一個實施例中，每一個配線架都需要一個IP地址以便利用管理能力，其中動態主機控制協議(DHCP)是用于分配IP地址的默認方法。
根據本發明的加電配線架可以包括有源插口，或者它們可以具有非有源通信插口。在后一種情況下，加電的配線架適用作標準的配線架，并具有向加電設備提供電能的附加功能。
加電的配線架EM軟件具有若干種能力。例如，EM軟件可以讓網絡管理
員發現網絡中所有兼容的加電配線架。關于加電配線架的物理位置信息(比如配線架房間位置和支架號碼)可以被輸入到EM軟件中。單獨的端口可以根據命令選擇性地打開或關閉。根據關鍵程度，可以選擇性地使這些端口斷電。例如，當停電需要緊急備用電源時，可以選擇性地關閉一些端口。配線架電源狀態和故障情況以及端口和PD狀態的實時圖形顯示都可以提供。這些特征中的某些或全部都可以被包括到EM軟件中。
盡管已經示出并描述了本發明的特定實施例和應用，但是應該理解本發明并不限于本文所揭示的精確結構和組成，并且在不背離所附權利要求書所界定的本發明的精神和范圍的情況下從上文的描述中可以明顯看到各種修改、變化和變體。
權利要求
1.一種在網絡中的端點設備和上游網絡設備之間連接用的通信配線架，所述通信配線架包括在所述通信配線架的前面板中設置的多個前側通信連接器；在所述通信配線架的后面板中設置的多個后側通信連接器，每一個所述后側通信連接器都電連接到所述多個前側通信連接器中相應的一個前側通信連接器；連接在每一個前側通信連接器和后側通信連接器中間的電源控制電路，所述電源控制電路可以沿通信纜線將電源中的電能提供給端點設備；以及第一管理端口，用于提供所述通信配線架和所述網絡的網絡管理系統之間的連接。
2. 如權利要求1所述的通信配線架，其特征在于，所述多個前側通信連接器包括FU-45插口。
3. 如權利要求1所述的通信配線架，其特征在于，所述多個后側通信連接器包括向下插入式模塊。
4. 如權利要求1所述的通信配線架，還包括第二管理端口，由此多個通信配線架通過使用菊花鏈連接便可以連接到單個以太網交換機端口以便于管理。
5. 如權利要求1所述的通信配線架，還包括多個在所述通信配線架的前面板上的電源指示燈，每一個所述電源指示燈與所述前側端口之一相關聯并且指示與相應的前側端口相關聯的端點設備的狀態。
6. 如權利要求5所述的通信配線架，其特征在于，每一個所述電源指示燈包括安裝在所述通信配線架內的電路板上的LED以及連接在所述LED和所述通信配線架的前面板之間的燈管。
7. 如權利要求1所述的通信配線架，其特征在于，所述電源控制電路可用于執行管理命令，所述管理命令包括選自下列的至少一個命令允許網絡管理員發現所有兼容的加電配線架；傳遞關于所述通信配線架的物理位置的信息；選擇性地為通信連接器供電；以及提供關于配線架電源狀態和故障情況的實時信息。
8. —種在網絡中的端點設備和上游網絡設備之間連接用的通信配線架，所述通信配線架包括在所述通信配線架的前面板中設置的多個前側RJ-45通信連接器；在所述通信配線架的后面板中設置的多個后側向下插入式通信連接器，每一個所述后側通信連接器都電連接到所述多個前側通信連接器中相應的一個前側通信連接器；以及連接在每一個前側通信連接器和后側通信連接器中間的電源控制電路，所述電源控制電路可以沿通信纜線將電源中的電能提供給端點設備。
9. 如權利要求8所述的通信配線架，還包括第一和第二管理端口，用于提供所述通信配線架和所述網絡的網絡管理系統之間的連接，還用于通過使用菊花鏈連接來提供多個配線架到單個以太網交換端口的連接以便于管理。
10. 如權利要求8所述的通信配線架，還包括在所述通信配線架的前面板上的電源指示燈，每一個所述電源指示燈都與所述前側RJ-45通信連接器之一相關聯并且指示與所述相應的RJ-45通信連接器相關聯的端點設備的狀態。
11. 如權利要求IO所述的通信配線架，其特征在于，每一個所述電源指示燈包括安裝在所述通信配線架內的電路板上的LED以及連接在所述LED和所述通信配線架的前面板之間的燈管。
12. 如權利要求8所述的通信配線架，其特征在于，所述電源控制電路可用于執行管理命令，所述管理命令包括選自下列的至少一個命令允許網絡管理員發現所有兼容的加電配線架；傳遞關于所述通信配線架的物理位置的信息；選擇性地為通信連接器供電；以及提供關于配線架電源狀態和故障情況的實時信息。
13. —種在網絡中的端點設備和上游網絡設備之間連接用的通信配線架，所述通信配線架包括在所述通信配線架的前面板中設置的多個前側RJ-45通信連接器，用于連接到所述網絡中的上游網絡設備；在所述通信配線架的后面板中設置的多個后側向下插入式通信連接器，用于連接到所述網絡中的端點設備，每一個所述后側向下插入式通信連接器都電連接到所述多個前側RJ-45通信連接器中相應的一個前側RJ-45通信連接器；連接在每一個前側RJ-45通信連接器和后側向下插入式通信連接器中間的電源控制電路，所述電源控制電路可以沿通信纜線將電源中的電能提供給端點設備;第一管理端口，用于提供所述通信配線架和所述網絡的網絡管理系統之間的連接；以及第二管理端口，由此多個通信配線架通過使用菊花鏈連接便可以連接到單個以太網交換機端口以便于管理；其中所述電源控制電路可用于執行管理命令，所述管理命令包括選自下列的至少一個命令允許網絡管理員發現所有兼容的加電配線架；傳遞關于所述通信配線架的物理位置的信息；選擇性地為通信連接器供電；以及提供關于配線架電源狀態和故障情況的實時信息。
14. 如權利要求13所述的通信配線架，其特征在于，所述多個前側RJ-45通信連接器通過柔性連接而連接到所述電路板上。
15. 如權利要求13所述的通信配線架，其特征在于，所述多個后側向下插入式通信連接器通過柔性連接而連接到所述電路板。
全文摘要
加電的通信配線架適用于向連接到該通信配線架的網絡設備供電。加電的通信配線架通過通信纜線向網絡設備供電。這種加電的通信配線架可以具有管理端口，從而允許通過網絡連接對該配線架進行遠程管理。還可以設置多個管理端口，從而允許菊花鏈配置中的配線架彼此相連。
文檔編號H01R13/60GK101099397SQ200580014079
公開日2008年1月2日申請日期2005年4月29日優先權日2004年5月3日
發明者M·V·杜爾瑞, M·博盧里-薩蘭薩, R·A·諾丁申請人:泛達公司

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