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KR100864768B1 - ＰｏＥ 시스템을 위한 공통-모드 데이터 전송 - Google Patents

ＰｏＥ 시스템을 위한 공통-모드 데이터 전송 Download PDF

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KR100864768B1
KR100864768B1 KR1020077010890A KR20077010890A KR100864768B1 KR 100864768 B1 KR100864768 B1 KR 100864768B1 KR 1020077010890 A KR1020077010890 A KR 1020077010890A KR 20077010890 A KR20077010890 A KR 20077010890A KR 100864768 B1 KR100864768 B1 KR 100864768B1
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리니어 테크놀러지 코포레이션
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Abstract

본 발명은 PoE 링크에 전력을 공급하기 위한 PSE(Power Sourcing Eqipment) 및 PSE로부터 전력을 수신하기 위한 PoE 링크와 연결되는 PD(Power Device)를, 포함하는 PoE(Power over Ethernet)시스템에서의 데이터 전송을 제공하기 위한 새로운 회로 및 방법을 제공한다. PSE 및 PD는 이더넷 트위스트 페어 케이블(Ethernet twisted pari cable)에서 두 쌍의 라인들 사이에서의 공통 모드(common mode)에서, 상호 데이터 통신을 지원하도록 구비된다.

Description

ＰｏＥ 시스템을 위한 공통-모드 데이터 전송{COMMON-MODE DATA TRANSMISSION FOR POWER OVER ETHERNET SYSTEM}
본 발명은 전력 공급 시스템에 관한 것으로, 특히 공통-모드(common mode)인 PoE(Power over Ethernet)시스템에서의 데이터 전송을 제공하기 위한 회로 및 방법에 관한 것이다.
최근 로컬(local) 지역 네트워킹을 위한 방법으로서 이더넷(Ethernet)이 가장 널리 사용되고 있다. 이더넷 표준의 기원인 IEEE 802.3 그룹은 더욱 확장되어, 이더넷 케이블을 통한 전력 공급을 정의하는 IEEE 802.3af로 발전되었다. IEEE 802.3af 표준은 PSE(Power Sourcing Eqipment)로부터 링크의 반대편에 위치하고 있는 PD(Power Device) 측으로의 UTP(unshiled twisted-pair)선의 연결을 통한 전력 공급을 포함하는 PoE(Power over Ethernet)시스템을 규정하고 있다. 일반적으로, IP 폰(phone), 무선 랜(wireless LAN) 접속 포인트, 퍼스널 컴퓨터 및 웹 카메라(Web camera) 등과 같은 네트워크 장치들은, 두 가지의 연결을 필요로 하였다. 하나는 랜(LAN)이고 다른 하나는 전력 공급 시스템이다. PoE 시스템은 네트워크 장치들로의 부가적인 접속구 및 선의 연결이 필요 없으며, 그 대신 전력이 데이터 전송을 위한 이더넷 케이블(Ethernet cabling)을 통하여 공급된다.
IEEE 802.3af 표준에 규정된 바와 같이, PSE 및 PD는 데이터 전송을 위하여 사용되는 그와 같은 일반적인 케이블 연결을 사용하는 네트워크 장치들이 전력을 형성하여 공급하는 것이 가능하도록 하는, 비-데이터 적인(non-data) 구성들이다.
PSE는 링크(link)에 전력을 공급하는 케이블 연결의 물리적 연결 포인트에서 전기적으로 규정된 장치이다. PSE는 일반적으로 이더넷 스위치(Ethernet switch), 라우터(router), 허브(hub) 또는 다른 네트워크 스위칭 장치 또는 미드스팬(midspan)장치 등과 관련된다. PD는 전력을 형성해 내거나 또는 전력을 요청하는 장치이다. PD는 디지털 IP 텔레폰, 무선 네트워크 액세스 포인트, PDA 또는 노트북 컴퓨터 도킹 스테이션(docking stations), 셀 폰 충전기 및 HVAC 온도조절장치 등과 관련될 수 있다.
PSE의 메인 기능은, PD 전력 요청을 위한 링크 찾기, 부가적으로(optionally) PD를 분류하기, PD가 감지된 경우 링크에 전력 공급하기, 링크의 전력 모니터하기 및 더 이상 요구되지 않거나 필요 없는 경우에 전력 연결 끊기 등이 있다. PD는 전력을 요청하고 전력이 수신되었음을 표시하기 위해, 유효하거나(valid) 또는 유효하지 않음(non-valid)을 나타내는 감지 신호를 제공함으로써 PD 감지 과정에 관여한다. PD 감지 신호는 PSE에 의해 전기적인 특성이 측정된다.
전기적 신호들은 노멀 모드(normal), 차동(differential) 또는 공통(common) 모드에서 케이블들을 통하여 전달될 수 있다. 노멀-모드 신호는 한 쌍의 와이어 또는 지구, 섀시(chassis) 또는 쉴드(shield) 등을 참조한(또는 경유한) 단일 선(single wire)의 사이에서 나타난다. 노멀-모드 신호는 균형이 이뤄지거 나(balanced) 또는 균형이 이뤄지지 않은(unbalanced) 전송 경로(path)에서의 두 개의 와이어 사이에서 읽을 수 있다. 차동-모드 신호는 지중 선로(underground cable)의 구성에 있어서 한 쌍의 와이어 상에 차동적(differentially)으로 나타난다. 공통-모드 신호는 2-와이어 전송 시스템의 로컬(local) 공통 또는 지중의 양쪽 라인들에서 동일하게 나타난다.
종래의 이더넷 상에서의 데이터 전송은, 차동 모드에서의 이더넷 트위스트 페어(Ethernet twisted pair)에서 실행되며, 한 쌍은 제1노드에서 제2노드 측으로 데이터를 전송하기 위하여 사용되고, 다른 한 쌍은 제1노드에서 제2노드 측으로 전송된 데이터를 수신하기 위하여 사용된다. PoE 시스템에서, PSE 및 PD 사이의 전력은, 일반적으로 와이어측으로 이더넷 데이터 신호들을 연결되기 위하여 사용되는 절연 변압기(isolated transformer)들의 중앙-탭들에 전력을 공급함으로써, 이더넷 트위스트 페어들의 사이의 전압에 의해 전송된다. 따라서, 이더넷 데이터는 차동적으로 전송되고, 이더넷 전송 쌍들 및 수신 쌍들 사이의 공통 모드에서의 전력 전송은, 차동 모드에서의 이더넷 데이터 전송에 영향을 끼치지 않는다. PoE 시스템에서의 PD 감지 및 전력공급 프로토콜은, 임피던스(impedance)를 감지하기 위한 아날로그 방법(scheme) 또는 이더넷 트위스트 페어들의 공통-모드 연결 상의 전류를 포함한다.
그러나, PSE 및 PD는 이더넷 데이터의 전송에 관련되지 않는 비-데이터(non-data) 구성들이더라도, 예를 들어 식별을 목적으로 할 경우, 어떤 케이스에서는 PSE 및 PD 간의 데이터 전송을 제공할 필요가 있다.
본 발명은 PoE 링크에 전력을 공급하기 위한 PSE(Power Sourcing Eqipment) 및 PSE로부터 전력을 수신하기 위한 PoE 링크와 연결되는 PD(Power Device)를 포함하는 PoE(Power over Ethernet)시스템에서의 데이터 전송을 제공하기 위한 새로운 회로 및 방법을 제공한다. PSE 및 PD는 이더넷 트위스트 페어 케이블(Ethernet twisted pair cable)에서 두 쌍의 라인들 사이에서의 공통 모드(common mode)에서, 상호 데이터 통신을 지원하도록 구비된다.
본 발명에 따른 실시예에서는, 상기 PD는 제1 동작 모드에서의 부하 전류의 제1 값 및 제2 동작 모드에서의 부하 전류의 제2 값으로부터 산출되는 가변 부하를 포함할 수 있다. 상기 부하 전류의 제1 값 및 제2 값은, PSE 측으로 전송되기 위한 데이터 신호의 각각의 로직 레벨들에 상응한다.
PD는 PSE로부터 송신되는 데이터 신호의 각각의 로직 레벨들에 상응하는 제1전압 및 제2전압 레벨들을 감지하기 위한 전압 감지부를 더 포함한다. 상기 전압 감지부는 상기 PSE로부터 수신된 신호의 전압 레벨과, 상기 PSE로부터 전송된 데이터 신호의 로직 레벨을 감지하기 위한 기준 전압과의 비교를 위한 비교기를 포함할 수 있다.
PSE는 PD 측으로 전송되기 위한 데이터 신호의 각각의 로직 레벨들에 상응하는 제1 전압 및 제2 전압 레벨들을 생성하기 위한 전압 생성부 및 상기 PD에 의해 형성되는(drawn) 전류의 값을 감지하기 위한 전류 감지부를 포함할 수 있다.
전류 감지부는 상기 전류 감지부에 의해 감지되는 상기 전류의 값을 제공하기 위한, 전압을 생성하기 위한 전류-전압 컨버터 및 상기 생성된 전압과, 상기 PD로부터 전송된 데이터 신호의 로직 레벨을 측정하기 위한 기준 전압을 비교하기 위한 비교기를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일례에 따르면, POE 시스템에서 PD 및 PSE 간의 데이터 통신을 위한 프로토콜은, PSE로부터 전력을 수신한 후 PD에 의해 데이터 전송을 개시하고, 상기 PSE에 의해 상기 PD로부터 데이터 신호의 수신을 통지하는 것을 포함한다.
예를 들어, 상기 데이터 전송은 IEEE 802.3af 표준에서 정의된 저-전류 기간 동안 개시될 수 있다. 상기 PD에 의해 전송되는 데이터 신호의 기간은, IEEE 802.3af 표준에 의해 정의된 정의된 250 ms 기간(window)에 의해 제한 될 수 있다.
상기 PD는 자신의 식별을 위해 PSE와의 데이터 통신을 개시할 수 있다. 예를 들어, 상기 PD는 PSE가 IEEE 802.3af 표준에 의해 필요로 하는 전력량보다 높은 전력을 공급할 수 있는지의 여부를 판단하기 위한 PSE 데이터를 전송할 수 있다. 상기 PSE는 보다 높은 전력량을 공급할 수 있음을 확인하는 데이터 전송으로 응답할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일례에 따르면, PD 인터페이스 장치는 PoE 시스템에서 PD가 PSE와의 데이터 통신하는 것을 지원하는 것을 가능하게 하기 위하여 제공 될 수 있다. 상기 PD 인터페이스 장치는 상기 PSE로부터 형성되는(drawn) PD 동작 전류값에 의해 정의되는 로직 레벨들을 가지고 있는 데이터 전송을 위한 가변 부하 및 상기 PSE에 의해 전송되는 데이터의 로직 레벨들에 상응한 라인 전압 레벨들을 감지하기 위한 전압 감지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 따른 일례에 따르면, PSE 장치는 PoE 시스템에서 PD와의 데이터 통신의 지원을 가능하도록 하는 PSE 장치가 제공된다. 상기 PSE 장치는 상기 PD로부터 수신한 데이터의 로직 레벨에 상응하고 상기 PD에 의해 형성되는(drawn), 전류의 값들을 감지하기 위한 전류 감지부 및 상기 PD 측으로 전송되기 위하여 데이터 신호의 각각의 로직 레벨들에 상응하는 제1 라인 전압 및 제2 라인 전압 레벨들을 생성하기 위한 전압 생성부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 부가적인 장점은, 후술되는 본 발명의 실시예에서의 상세한 설명에 의해 보다 명료해지며, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되나, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
후술하는 본 발명의 실시예의 상세한 설명은 도면에 의해 보다 자세하게 이해될 수 있으며, 본 발명의 도면은 실제 비율에 따라서 도시한 것이 아닌, 특징을 가장 잘 표현할 수 있도록 도시된 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일례에 따른 데이터 전송 시스템의 PoE 배치도이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 데이터 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 PD로부터 PSE 측으로의 데이터 통신을 도시한 도면이다.
도 6은 PSE로부터 PD 측으로의 데이터 통신을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 실시예는 IEEE 802.3af에 따른 PoE 시스템에서 PSE 및 PD 사이의 데이터 전송의 예에 관한 것이다. 네트워크를 통하여 전력을 공급 가능한 어떠한 시스템에서도, 데이터 통신을 위하여 후술하는 본 발명을 적용 가능함은 명백하다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 데이터 전송 방법에 있어서의 PoE 시스템을 도시한 것이다. 상기 PoE 시스템은 PSE(12) 및 PD(14)를 포함한다. 상기 PSE(12)는 스위치 또는 허브(16)와 연관될 수 있으며, 상기 PD(14)는 스위치/허브(16)와 이더넷(Ethernet) 케이블 연결(cabling: 20)을 통하여 연결되는, 전력이 공급되는 종단국(Powered End Station)과 연관될 수 있다. 상기 이더넷 케이블 연결(20)은 네 개의 트위스트 와이어 페어(twisted wire pair)를 포함한다. 그러나, 10Base-T 및 100Base-TX 이더넷 시스템은, 차동 모드(differential mode)에서 이더넷 데이터의 전송을 위하여 오직 두 개의 트위스트 페어를 사용한다. 이와 같은 트위스트 페어들은 데이터 페어(22)들로 지칭된다. 스페어 페어(spare pairs: 24)들로 지칭되는, 두 개의 트위스트 페어들은 사용되지 않는다. 상기 데이터 페어(22)들 중의 하나는, 상기 스위치/허브(16)로부터 상기 종단국(18)으로의 이더넷 데이터의 전송을 공급하고, 그에 반해 또 다른 데이터 페어(22)는 상기 종단국(18)으로부터 상기 스위치/허브(16)로 전송된 이더넷 데이터를 수신하기 위하여 사용된다. 1000Base-T 이더넷 시스템은 차동 모드에서, 이더넷 데이터 통신을 위한 모든 네 개의 트위스트 페어들을 사용한다.
상기 PSE(12)는 상기 데이터 페어들(22)의 사이에서 명목상(nominal) 값인 DC 48 V를 공급한다. 상기 PSE(12)로부터 상기 PD(14)측으로 공급되는 상기 전력은, 공통 모드에서, 상기 스위치/허브 측에서 차동 이더넷 데이터 신호들이 상기 데이터 페어(22)들로 연결되도록 하기 위해 사용되는, 절연 변압기(isolated transformer)들의 중앙-탭들로의 전력 공급에 의해, 두 개의 데이터 페어(22)들의 사이에서 제공된다. 상기 PD(14)는 상기 종단국에서 상기 차동 이더넷 데이터 신호들을 상기 데이터 페어들(22)에 연결되도록 하기 위해 사용되는 절연 변압기들의 중앙-탭들로부터 상기 전력을 수신한다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일례에 따른 데이터 전송에 있어서의 PoE 시스템을 도시한 것이다. 본 실시예에서는, 상기 PSE(12)로부터 상기 PD(14) 측으로 공급되는 상기 전력이, 공통 모드에서는 두 개의 스페어 쌍들(24)의 사이에서의 전압으로 적용된다. 상기 데이터 페어들(22)은 상기 스위치/허브 및 상기 전력이 공급되는 종단국(18)의 사이에서의 차동 모드에 있어서, 이더넷 데이터를 송신하고 수신하기 위하여 사용된다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예는 PSE가 DTE(Data Terminal Equipment) 또는 중계기(repeater)와 부합할 때의, 말단(endpoint) PSE 배치를 도시하고 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 말단에 배치된 PSE들은, 10Base-T, 100Base-Tx 및 1000Base-T 이더넷 시스템들과의 호환이 가능하다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일례에 따른 데이터 전송에 있어서의 PoE 시스템을 도시한 것이다. 이 실시예에서는 PSE가 링크 부분 내에서 별개로 분리되고 MDIs(Media Dependent Interface)사이에 위치할 때, 미드스팬(midspan) PSE 배치를 나타내고 있다. 미드스팬 PSE들은 10Base-T 및 100Base-Tx 이더넷 배치들과 호환된다.
도 3에 도시된 상기 PoE 시스템에서, 상기 PSE(12)는 상기 스위치/허브(16) 및 상기 전력이 공급되는 종단국(18)의 사이에서 이더넷 케이블 연결의 내에 삽입되는 미드스팬 전력 삽입 장치(28)를 제공한다. 상기 PSE(12)는 공통 모드에서의 두 개의 스페어 쌍들(24)의 사이에의 전압 적용에 의해 상기 PD 측으로 전력을 공급한다. 상기 데이터 페어들(22)은 상기 스위치/허브(16) 및 상기 전력이 공급되는 종단국(18)의 사이에서의 차동 모드 이더넷 데이터 통신들을 위하여 사용된다.
IEEE 802.3af 표준에 정의된 바와 같이, 상기 PSE(12) 및 PD(14)는 상기 PSE(12)가 PD를 감지하기 위한 링크를 시험하는 동안, 상기 PD가 비-유효한(non-valid) 경우, PD 감지 과정에 관여한다. 상기 유효(valid) 및 비-유효(non-valid)의 감지 신호는 IEEE 802.3af 표준에 정의되어 있다. 상기 유효 PD 감지 신호는 상기 PD가 전력을 수용할 수 있는 상태 임을 나타내며, 상기 비-유효 PD 감지 신호는 상기 PD가 전력을 수용할 수 없는 상태임을 나타낸다.
상기 신호가 유효한 경우, 상기 PD는 전력이 공급되었을 때 얼마나 많은 전력을 끌어낼(draw) 것인가를 나타내기 위한 등급 분류 신호를 상기 PSE 측으로 제 공하는 옵션을 갖는다. PD는 0 등급에서 4 등급으로 분류될 수 있다. 1 등급의 PD는 PSE가 적어도 4.0 W를 공급하여야 하고, 2 등급의 PD는 적어도 7.0 W를 공급하여야 하며, 0 등급, 3 등급 또는 4 등급의 PD는 적어도 15.4W를 공급하여야 한다.
상기 PD의 등급 측정에 기초하여, 상기 PSE는 상기 PD에 상기와 같은 필요로 하는 전력을 적용한다. 상기 PD가 감지 과정을 완료하고 전력을 수신하였을 때, IEEE 802.3af 프로토콜에서는 적어도 75 ms 동안 10 mA의 최소 전류를 끌어낼 필요가 있으며 이후에, 250 ms에 이르는 부가적인 저-전류 기간(low-current period)이 뒤따르게 된다. 상기 저-전류 기간은 상기 PD가 전력을 보존하는 것을 가능하도록 한다. 따라서, 상기 PSE는 상기 PD의 최소 전류 상태를 감지하기 전에 적어도 250 ms를 기다린다.
본 발명에 따르면, 이와 같은 250 ms 시간(window)은 상기 PSE(12) 및 상기 PD(14) 간의 공통-모드 데이터 통신을 제공하기 위하여 사용된다. 상기 공통-모드 데이터 통신은, PoE 시스템에서 전력 전송을 위하여 사용되는 공통-모드 경로를 통한 상기 PSE(12) 및 PD(140) 사이의 정보 교환을 포함한다.
따라서, 도 1에 도시된 PoE 배치에서, 상기 PSE(12) 및 PD(14) 사이의 상기 데이터 통신은, 두 개의 트위스트 데이터 페어(22)들을 통한 공통 모드에서 실행될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 PoE 배치들에서, 상기 PSE(12) 및 PD(14) 간의 상기 데이터 통신은 두 개의 트위스트 스페어 페어(24)들을 통한 공통 모드 에서 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 상기 공통-모드 데이터 통신은, 차동 모드에서 수행되는 이더넷 데이터의 전송에 방해 받지 않으며, 802.3af 전력 시그널링(signaling) 프로토콜에 영향을 받지 않는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공통-모드 데이터 통신 시스템은, 상기 PSE(12)가 상기 PD(14) 측으로 전송되는 데이터의 제1 로직 레벨 및 제2 로직 레벨을 나타내는 라인 전압의 두 특수한 값들을 생성할 수 있도록 하는 상기 라인 전압 생성부(122)와 연관된다. 도 1에 도시된 PoE 배열에서, 상기 라인 전압은 상기 스위치/허브 측에서 상기 차동 이더넷 데이터 신호들이 데이터 페어(22)들로 연결되도록 하기 위하여 사용되는 절연 변압기(26)의 중앙-탭들 사이에 적용된다. 상기 PD 측에서, 상기 전압 감지부(142)는 상기 PSE(12)로부터 수신되는 상기 데이터의 각각의 로직 레벨들을 감지하기 위한 상기 절연 변압기(28)의 상기 중앙-탭들 사이에서 제공되는 라인 전압을 측정한다. 도 2 및 도 3에 도시된 PoE 배열들(arrangement)에서, 상기 라인 전압 생성부(122)에 의해 생성되는 상기 라인 전압은, 공통 모드에서 상기 PSE 측에서의 상기 스페어 페어(24)들 사이에서 적용되며, 상기 PD 측에서의 상기 스페어 페어(24)들 사이의 상기 전압 감지부(142)에 의해 감지된다.
가변 부하(144)는, 상기 PD(14)가 상기 PSE(12) 측으로 전송되기 위한 데이터의 제1 로직 레벨들 및 제2 로직 레벨들을 나타내는 별개의 부하 전류의 값을, 상기 PSE(12)로부터 끌어내는 것을 가능하게 한다. 상기 PD 부하 감지부(124)는 상기 PSE(12)가 상기 PD(14)로부터 수신한 상기 데이터의 각각의 로직 레벨들을 감지하기 위한 상기 PD 부하 전류를 감지할 수 있도록 한다. 도 2 및 도 3에 도시된 PoE 배열들(arrangement)에서, 상기 PD 부하 전류 경로가 공통 모드에서 상기 스페어 페어(24)들 사이에 제공되는 것에 반해, 도 1에 도시된 PoE 배열(arrangement)에서는, 상기 PD 부하 전류를 위한 경로는 공통 모드에서 상기 데이터 페어(22)들 사이에서 제공된다.
본 발명에 따른 공통-모드 데이터 전송 프로토콜에 있어서, 정보 교환은 필요로 하는 정보를 상기 PSE(12) 측으로 전송하는 상기 PD(14)에 의해 개시될 수 있다. 예를 들어, 상기 PD(14)는 전력을 수신한 즉시, 자신의 식별을 위하여 64-비트 시리얼 넘버를 전송할 수 있다. 상기 데이터 전송을 제공하기 위하여, 상기 PD(12)는 역치를 초과하거나 역치 보다 미만인 자신의 부하 전류를 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기에서 언급된, 상기 PD(14)는 IEEE 802.3af 프로토콜에 의해서 적어도 75 ms 동안 10 mA의 최소 전류를 끌어낼 필요가 있으며 이후에, 250 ms에 이르는 부가적인 저-전류 기간(low-current period)이 뒤따른다.
따라서, 상기 PD(14)는 상기 IEEE 802.3af 요건을 만족시키기 위하여 75 ms 동안 10 mA 보다 큰 부하 전류를 끌어 낼 수 있으며, 상기 PSE(12) 측으로 전송되기 위한 상기 디지털 데이터에 상응하는 패턴에서, 10 mA 보다 크거나 또는 10 mA 보다 작은 양쪽에서 부하 전류를 교대로 끌어낼 수 있다. 예를 들어, 10 mA 보다 큰 부하 전류는 상응할 수 있다.
상기 250 ms 저-전류 시간 동안 상기 10 mA 역치 레벨 보다 높거나 낮은 휴지 중인(quiescent) 전류의 조절에 의하여, 상기 PD(14)는 상기 PSE(12) 측으로 시 리얼 데이터 스트림(stream)을 송신할 수 있다. 250 ms 시간 동안 전송되는 비트의 수는 데이터 속도(rate)에 비례한다. 상기 전송 비트들의 상한(upper limit)은 상기 공통-모드 데이터 통신 채널의 수송 능력을 나타낸다. 예를 들어, 300 보오(baud) 데이터 속도에서, 250 ms 시간 동안에는 75 비트까지 전송될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 PD(14)는, PSE의 출력 전류 IPort가 과부하 시간 제한 TOVLD 보다 긴 시간 동안 과부하 전류 감지 범위 ICUT 을 초과하는 경우, 상기 PSE는 PI(Power Interface)로부터 전력을 제거하여야 하는 것으로 규정하는, IEEE 802.3af 표준에 의해 확립된 과부하 시간 제한 TOVLD 에 의해 정의된 시간 동안, 데이터를 전송할 수 있다. 상기 과부하 시간 제한의 최소값은 50 ms 이다. 이 시간의 기간 동안, 상기 PD(14)는 ICUT 보다 크거나 또는 낮은 상기 부하 전류의 조절에 의하여 상기 PD(14)는 데이터를 전송할 수 있다.
상기 PSE(12)는 명목상의 48 V 보다 낮게 라인 전압을 떨어트리는 것 만으로서, 상기 PD로부터의 데이터 수신을 통지(acknowledge)할 수 있으며, 전압을 명목상의 레벨로 복구할 수 있다. 그리고, 상기 PSE(12)는 두 개의 별개의 레벨들에서 교대로 라인 전압의 공급에 의하여, 상기 PD(12) 측으로 데이터의 전송을 수행할 수 있다. 전송되는 비트들의 개수가 250 ms 시간에 의해 제한될 때, 상기 PD(14)로부터의 데이터 전송과 달리, 상기 PSE(12)는 무한한 시간 동안 데이터를 전송할 수 있다.
예를 들어, 상기 PD(14) 측으로 전력을 공급한 후에, 상기 PSE(12)는 IEEE 802.3af 표준에서 요구하는 최소 레벨인 44 V 보다 높은 라인 전압을 유지할 수 있다. 상기 PD(14)로부터 전송된 데이터를 수신한 이후에, 상기 PSE(12)는 상기 PD(14) 측으로 전송될 데이터의 로직 "1" 및 로직 "0"으로 나타내기 위하여 상기 라인 전압을 조절할 수 있다.
IEEE 802.3af 에 따른 PD는, 상기 PD가 최대 전류를 끌어낼 때, 상호 연결 케이블에서의 전압 강하를 허용하기 위하여, 상기 라인 전압이 최소 37 V까지 감소되도록 조절하여야 한다. 만약, 상기 PSE로부터의 데이터 전송 동안, 상기 PD는 그 부하 전류를 낮게 유지하여야 하는데, 예를 들어, 10 mA 레벨 에서는, 상기 케이블을 통한 전압 강하에 의해서, 상기 PD(14)에서 상기 로직 "0"을 제공하기 위한 PSE에 의해 제공되는 상기 라인 전압 38 V은, 최대 턴-오프(turn-off) 전압 37 V보다 높게 유지된다.
따라서, 상기 PD(14)는 상기 PSE(12)로부터의 데이터 전송 동안 그 부하 전류를 낮은 레벨로 유지하여야만 한다. PD가 노멀 동작에서 많은 양의 전력을 끌어오는 경우(예를 들어, 고-출력 라디오 송신기(radio transmitter)를 포함하는 무선 엑세스 포인트의 경우), 상기 데이터 전송이 완료될 때까지, 그 회로의 대부분(majority)이 턴 온(turn on)되는 것을 지연시킬 필요가 있다.
본 발명의 공통-모드 데이터 전송 프로토콜이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 고-전력에 의해 PSE는 IEEE 802.3af 표준에서 요구하는 것보다 높은 전력의 공급이 가능하다. PSE 측으로의 데이터 전송을 이용하여, 상기 PD는 자신을, 보통의 PSE가 공급할 때 필요로 하는 것보다 높은 전력을 요청하는 장치로 식별되도록 할 수 있다. 상기 PSE가 수신하는 상기 PD 데이터가 고-전력 PSE인 경우에는, 보다 높은 전력을 위한 요청 데이터의 통지를 전달하여, 상기 PD 측으로 응답한다.
공통-모드 데이터 전송 프로토콜을 사용하는 PD가, 상기 공통-모드 데이터 전송을 해석하지 못하는 레거시(legacy) PSE와 연결되는 경우, 상기 레거시 PSE는 상기 PD 측으로 계속해서 전력을 공급하지만, 상기 PD에 의해 전송되는 데이터에 응답하지 않는다. 이와 같은 경우, 상기 PD는 상기 PSE가 상기 공통-모드 데이터 전송 프로토콜을 지원하기 않는 것으로 인식하여 그 동작을 조정하고, 적절한 경우에는 레거시 PSE와 동작이 가능하다.
이와 유사하게, 상기 공통-모드 데이터 전송 회로를 통합하는 PSE가, 전력을 PD에 적용하고 상기 PD로부터 어떠한 데이터도 수신하지 않는 경우, 상기 각각의 PD는, 상기 PSE가 공통-모드 데이터 전송 프로토콜을 지원하지 않는 레거시 PD이며, 또한 상기 PD가 상기 PSE 전송 프로토콜이 디스에이블(disable)되도록 하는 전부하 전류(full load current)를 즉시 끌어 낼 수 있는가의 여부를 인지할 수 있다. 이 예에서, 상기 PSE는 상기 PD 측으로 데이터가 전송되는 것을 억제한다. 상기 PSE가 상기 라인 전압을 최소 레벨 44 V 미만으로 낮추지 못하는 한, 상기 PD는 그 노멀 동작을 지속 할 수 있다.
도 5 및 6은 본 발명의 일례에 따른 공통-모드 데이터 전송 시스템을 도시한 도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 PD(14)가 상기 PSE(12) 측으로 데이터 전송을 해야 할 때, 상기 전송 데이터는 두 가지 모드들 중에서, 가변 부하(144)의 동작을 제어하는 PD 제어부(140)에 의해 제공된다. 상기 제어부(140)는 상기 PD(14) 외부 또는 내부적인 측면에서 데이터 처리 유닛 될 수 있다.
예를 들어, 상기 PSE(12) 측으로 전송되기 위한 데이터 시퀀스(sequence)에서의 로직 "0"의 응답으로, 상기 가변 부하(144)는 대기중인 부하 전류 Iq 가 5 mA보다 낮은 레벨에서 유지될 때, 제1 동작 모드에서 동작한다. 상기 PSE(12) 측으로 전송되기 위한 데이터 시퀀스(sequence)에서의 로직 "1"의 응답으로, 상기 가변 부하(144)가 부가적인 부하가 있을 때, 제2 동작 모드에 있는 스위치(S1)에 의해 동작하는데, 예를 들어 저항(resistor)은, 상기 PSE(12)로부터 부가적인 부하 전류(Ib)를 끌어오기 위하여, 상기 라인을 통하여 연결된다. 제2 동작 모드에서, 총 선언된 부하 전류(Iq + Ib)는 10 mA 보다 높은 레벨 일 수 있다.
상기 PSE(12) 내의 상기 PD 부하 전류 감지부(124)는, 저항(R1) 및 비교기(126)를 포함할 수 있다. 상기 저항(R1)은 상기 PD(14)에 의해 선언된 상기 부하 전류를, 상기 부하 전류 값을 나타내는 전압으로 변환하기 위하여 구비되어 있다. 상기 저항(R1)을 통한 전압은, 비교기(126)에 의해 상기 PD(14)로부터 수신한 상기 데이터의 로직 레벨을 감지하기 위한 기준 전압(Vref)과 비교된다. 상기 기준 전압(Vref)의 값 및 저항(R1)은 상기 PD로부터 수신한 데이터의 상기 로직 레벨들을 구별해내기 위해 미리 선택된다(pre-selected). 예를 들어, R1 = 0.5 Ohm(옴) 이고, Vref.1 = 5 mV 일 수 있다. 상기 수신한 데이터는 상기 PSE(12) 측의 외부 또는 내부 데이터 처리 유닛인, PSE 제어부(130)에 제공될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 PSE(12)가 상기 PD(14)측으로 데이터 전송을 할 때, 상기 PSE 제어부(130)는 두 가지 동작 모드들 중에서 상기 라인 전압 생성부(122)를 전환하기 위한 스위치(S2) 전송 데이터 제어를 제공한다. 예를 들어, 상기 데이터 전송에서의 로직 "0"의 응답에서, 상기 라인 전압 생성부(122)는 제1 동작 모드에서 38 V 라인 전압을 생산하기 위하여 동작한다. 상기 데이터 전송에서의 로직 "1"의 응답으로, 상기 라인 전압 생성부(122)가 부가적인(additional) 10 V 전압이 48 V 라인 전압을 생산하기 위하여 그 출력에 연결되는, 제2 동작 모드로 전환된다.
상기 PD(14) 내의 상기 전압 감지부(142)는, 비교기(146) 및 미리 결정된(predetermined) 값에 의해 공급된 라인 전압을 분할하기 위하여 선택된 저항 R2 및 R3로 구성되는, 전압 분할기로 구성된다. 상기 비교기(146)는 상기 전압 분할기의 출력에서의 전압과, 상기 PSE(12)로부터 수신한 상기 데이터의 로직 레벨을 구분하기 위하여 선택된 수신한 데이터의 로직 레벨을 감지하기 위해 미리 결정된 기준 전압(Vref .2)을 비교한다. 예를 들어, R2 = 35 kOHm(킬로 옴), R3 = 1 kOm(킬로 옴) 및 Vref .2 = 1.2 V 일 수 있다. 상기 수신한 데이터는 상기 PD 제어부(140) 측으로 제공될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
상기 상세한 설명의 관점에서 발명을 변화시킬 수도 있다. 비록 본 발명의 상세 설명에서 구체적인 실시예와 예측할 수 있는 가장 좋은 모드에 관하여 설명하였으나, 본 발명은 많은 방법으로 실행될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 다음 청구항들에서 사용되는 상기 항목들은 상기 설명에 나타난 명확한 실시예들에 발명을 한정 짓지는 않는다.

Claims (27)

  1. PoE(Power over Ethernet)라인에 전력을 공급하는 PSE(Power Sourcing Equipment); 및
    상기 PSE로부터 상기 전력을 수신하기 위하여 PoE와 연결되는(coupled) PD(Powered Device);
    를 포함하고,
    상기 PSE는 상기 PD와의 데이터 통신을 지원하기 위한 데이터 통신 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PD는,
    상기 PSE와의 데이터 통신을 위하여 구비되는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 PSE 및 PD 간의 데이터 통신은,
    이더넷 트위스트 페어 케이블(Ethernet twisted pair cable)의 두 쌍의 라인들 사이의 공통 모드(common mode)에서 제공되는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 PSE는,
    이더넷 트위스트 페어 케이블의 두 쌍의 라인들이 공통 모드일 때, 상기 PD에 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 PoE 시스템과 관련되는 이더넷 시스템은,
    이더넷 트위스트 페어 케이블의 두 쌍의 라인들을 통하여, 데이터 전송을 차동적으로(differentially) 제공하는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 PD는,
    상기 PD가 상기 PSE로부터 전력을 공급받은 이후, 상기 PSE와의 데이터 통신을 개시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 PD는,
    IEEE 802.3af 표준에 의해 정의된 저-전류 기간(low-current period) 동안, 상기 PSE와의 데이터 통신을 개시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 PD는,
    상기 PD를 식별하기 위하여, 상기 PSE와의 데이터 통신을 개시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 PD는,
    상기 PSE가 IEEE 802.3af 표준에서 필요로 하는 전력량보다 높은 전력을 공급할 수 있는가의 여부를 판단하기 위한, 상기 PSE 데이터를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 PSE는,
    상기 PSE가 IEEE 802.3af 표준에서 필요로 하는 전력량보다 높은 전력을 공급할 수 있는 역량을 확인하는 데이터를, 상기 PD 측으로 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 PD는,
    상기 PSE로부터 제1동작 모드에서의 제1 전류값 및 제2 동작 모드에서의 제2 전류값을 형성하기(drawing) 위한 가변부하를 포함하며,
    상기 제1 전류값 및 제2 전류값은, 상기 PSE 측으로 전송되기 위한 데이터 신호의 각각의 로직 레벨들에 상응하는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 PD는,
    상기 PSE로부터 전송된 데이터 신호의 각각의 로직 레벨들에 상응하는 제1 전압 레벨 및 제2 전압 레벨의 감지를 위한 전압 감지부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전압 감지부는,
    상기 PSE로부터 수신된 신호의 전압 레벨과, 상기 PSE로부터 전송된 데이터 신호의 로직 레벨을 감지하기 위한 기준 전압과의 비교를 위한 비교기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 PSE는,
    상기 PD 측으로 전송되기 위한 데이터 신호의 각각의 로직 레벨들에 상응하는 제1 전압 및 제2 전압 레벨들을 생성하기 위한 전압 생성부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 PSE는,
    상기 PD에 의해 형성되는(drawn) 전류의 값을 감지하기 위한 전류 감지부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 PSE는,
    상기 전류 감지부에 의해 감지되는 상기 전류의 값을 제공하기 위한, 전압을 생성하기 위한 전류-전압 컨버터
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 PSE는,
    상기 생성된 전압과, 상기 PD로부터 전송된 데이터 신호의 로직 레벨을 측정하기 위한 기준 전압을 비교하기 위한 비교기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템.
  18. PSE로부터 전력을 수신한 후, PD에 의해 데이터 전송을 개시하는 단계; 및
    상기 PSE에 의해 상기 PD로부터 데이터 신호의 수신을 통지하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템에서 PD 및 PSE 간의 데이터 통신 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 데이터 전송은,
    IEEE 802.3af 표준에서 정의된 저-전류 기간 동안에 개시되는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템에서 PD 및 PSE 간의 데이터 통신 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 PD에 의해 전송되는 상기 데이터 신호의 기간은,
    IEEE 802.3af 표준에서 정의된 250 ms 기간(window)에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템에서 PD 및 PSE 간의 데이터 통신 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 PD 및 PSE 간의 데이터 통신은,
    이더넷 트위스트 페어 케이블의 두 쌍의 라인들 사이의 공통 모드에서 수행되는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템에서 PD 및 PSE 간의 데이터 통신 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 PD에 의해 상기 PSE 측으로 전송되는 데이터 신호는,
    상기 PSE로부터 상기 PD에 의해 형성되는(drawn) 동작 전류값에 의해 정의 되는 로직 레벨 값들을 가지는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템에서 PD 및 PSE 간의 데이터 통신 방법.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 PSE로부터 상기 PD 측으로 전송되는 데이터 응답은,
    상기 PSE에 의해 생성되는 라인 전압 값에 의해 정의되는 로직 레벨 값들을 가지는 것을 특징으로 하는 PoE 시스템에서 PD 및 PSE 간의 데이터 통신 방법.
  24. PoE 시스템에서 PD가 PSE와의 데이터 통신이 가능하게 하는 장치인 PD 인터페이스에 있어서,
    상기 PSE로부터 형성되는(drawn) PD 동작 전류값에 의해 정의되는 로직 레벨들을 가지고 있는 데이터 전송을 위한 가변 부하; 및
    상기 PSE에 의해 전송되는 데이터의 로직 레벨들에 상응한 라인 전압 레벨들을 감지하기 위한 전압 감지부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PD 인터페이스 장치.
  25. PoE 시스템에서 PD와의 데이터 통신의 지원을 가능하도록 하는 PSE 장치에 있어서,
    상기 PD로부터 수신한 데이터의 로직 레벨에 상응하고 상기 PD에 의해 형성되는(drawn), 전류의 값들을 감지하기 위한 전류 감지부; 및
    상기 PD 측으로 전송되기 위하여 데이터 신호의 각각의 로직 레벨들에 상응하는 제1라인 전압 및 제2라인 전압 레벨들을 생성하기 위한 전압 생성부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PSE 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 전류 감지부에 의해 감지되는 상기 전류값을 제공하는 전압을 생성하기 위한 전류-전압 컨버터
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PSE 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 생성된 전압과, 상기 PD로부터 수신한 상기 데이터의 로직 레벨을 측정하기 위한 기준 전압을 비교하기 위한 비교기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PSE 장치.
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