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Dokumentenidentifikation DE69933700T2 23.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001145494
Titel STRUKTURIERTES VERKABELUNGSSYSTEM ZUR GLEICHZEITIGEN BEREITSTELLUNG DER ELEKTRISCHEN ENERGIE UND DATENKOMMUNIKATIONEN
Anmelder Powerdsine Ltd., Petach Tikva, IL
Erfinder LEHR, Amir, 64386 Tel Aviv, IL;
ATIAS, Ilan, 34383 Haifa, IL;
KORCHARZ, Dror, 59304 Bat Yam, IL;
PINCU, David, 58261 Holon, IL
Vertreter Müller Schupfner, 21244 Buchholz
DE-Aktenzeichen 69933700
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.12.1999
EP-Aktenzeichen 999596562
WO-Anmeldetag 19.12.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/IL99/00691
WO-Veröffentlichungsnummer 2000041496
WO-Veröffentlichungsdatum 20.07.2000
EP-Offenlegungsdatum 17.10.2001
EP date of grant 18.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.08.2007
IPC-Hauptklasse H04L 12/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H04L 12/44(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   H02G 3/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft strukturierte Verkabelungssysteme, und insbesondere in lokalen Netzen eingesetzte strukturierte Verkabelungssysteme.

Hintergrund der Erfindung

Strukturierte Verkabelungssysteme sind allgemein für den Einsatz in institutioneller Infrastruktur bekannt. Derartige Systeme stellen eine standardisierte und trotzdem flexible Plattform für eine dynamische Kommunikationsumgebung bereit. Typischerweise verwenden Strukturverkabelungssysteme verdrillte Kupferdrahtpaare, welche gemäß vorbestimmten Kriterien installiert werden. Strukturierte Verkabelungssysteme werden herkömmlicherweise für Telefon-, Datenkommunikations- sowie für Alarm-, Sicherheits- und Zugangskontroll-Anwendungen eingesetzt.

Derzeit ist die Ethernet Local Area Networks (LANs) und Wide Area Networks (WANs) bildende Infrastruktur so aufgebaut, dass sie Datenkommunikationssignale mit hoher Bitrate zwischen Netzeinrichtungen transportiert und verteilt. Die Netzeinrichtungen oder Elemente können beispielsweise Hubs, Switches (Vermittlungen), Bridges, Router, Zwischenverbindungsvorrichtungen, verschiedene Einrichtungen, die mit Network Interface Cards (NICs) ausgerüstet sind, Datenserver, Desktop-PCs, tragbare PCs und andere verschiedene Netzeinrichtungen umfassen. Was alle diese Einrichtungen u.a. gemeinsam haben, ist das, dass alle elektrische Energie für ihren Betrieb benötigen. In jedem Falle wird die von diesen Einrichtungen verbrauchte elektrische Energie durch interne oder externe Batterien oder durch eine von einer Energieversorgungseinrichtung gelieferte Wechselstrom- bzw. AC-Energie geliefert.

Derzeit benötigt jede Netzelementeinrichtung, die nicht selbst mit Energie versorgt wird, d.h., eine interne oder externe Batterie enthält, eine Verbindung zu einer Quelle elektrischer Energie zusätzlich zu der einen oder den mehreren Netzverbindungen. Die Notwendigkeit, Netzeinrichtungen mit einer Quelle elektrischer Energie zu verbinden, verkompliziert die Installation und macht sie teurer. Zusätzlich schränkt sie die örtliche Anordnung von Netzelementen auf Orte ein, in welchen Verbindungen zu elektrischer Energie und Datennetzverbindungen zur Verfügung stehen. Letztlich müssen zwei getrennte Netze aufgebaut und betrieben werden, wobei jedes Netz mit der Netzeinrichtung verbunden ist. Das eine Netz stellt die Verteilung elektrischer Energie bereit und das andere Netz stellt die Verbindungsfähigkeit zu dem Datenkommunikationsnetz bereit.

Ferner muss, damit die Netzeinrichtungen während einer teilweisen oder vollständigen Unterbrechung oder einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung arbeiten, jede Netzeinrichtung ein internes Batterie-Reservesystem enthalten, oder muss mit einer nicht unterbrechbaren Stromversorgung (UPS – Uninteruptable Power Supply) verbunden sein. Abhängig von der Anwendung, wie z.B. IP- oder LAN-Telefonen, kann die Anzahl von Netzeinrichtungen, die während Stromausfällen eines Gebäudes arbeiten müssen, sehr hoch sein.

Somit wäre es wünschenswert, die Notwendigkeit, dass jede Netzeinrichtung, die nicht im Batteriebetrieb arbeitet, mit einer Quelle einer AC-Netzversorgung, d.h., mit einer normalen AC-Steckdose, zusätzlich zu einer Netzverbindung verbunden werden muss, zu beseitigen. Dieses würde erheblich die Anzahl elektrischer Kabel, AC-Steckdosen und zugeordneter Verbindungen reduzieren, und dadurch die Installation von Netzeinrichtungen vereinfachen. Zusätzlich würde dieses auch eine kosteneffektive Einrichtung für die Bereitstellung einer nicht unterbrechbaren Stromversorgung für mehrere Netzeinrichtungen bereitstellen.

Es ist auch wichtig zu betonen, dass die Datenkommunikationsnetzinfrastruktur primär dafür ausgelegt und optimiert war, Datenkommunikationssignale mit hoher Bandbreite und geringer Energie zu transportieren und nicht dafür ausgelegt war, elektrische Energie zu liefern. Der IEEE 802.3 Standard erfordert, dass die über das Übertragungskabel transportieren elektrischen Spannungen isoliert und auf Masse bezogen an beiden Enden symmetriert sind.

LAN-Kabel der Kategorie 3 bis 5, RJ-45 Verbinder, die Leitungsschnittstellen der Netzeinrichtungen und alle IEEE 802.3 kompatiblen Einrichtungen innerhalb des Netzes waren nicht dafür ausgelegt, elektrische Energie mit einem ausreichend niedrigen Pegel zum Betreiben des Großteil der Netzeinrichtungen transportieren.

Daher sollte jede Lösung, welche die LAN-Infrastruktur nutzt, um gleichzeitig elektrische Energie zu verteilen und Netzdatenkommunikationen bereitzustellen, die nachstehenden unkte beachten: (1) die elektrische Energieverteilung über die LAN-Infrastruktur sollte weder die Bitfehlerrate (BER) des Netzes über zulässige Pegel hinaus erhöhen noch die normalen Datenkommunikationen in irgendeiner Weise stören; (2) die elektrische Energie auf der LAN-Infrastruktur sollte keinerlei Möglichkeit einer Verletzung oder eines Risikos für Benutzer und Netzwartungspersonal mit sich bringen; (3) elektrische Energie über der LAN-Infrastruktur sollte nicht verletzen oder eine Beschädigung an normalen LAN-Geräten bewirken, welche nicht dafür ausgelegt sind, Energie aus dem Datenkommunikationsnetz zu empfangen; und (4) die Hinzufügung der elektrischen Energieversorgung über das Datenkommunikationsnetz sollte die Zuverlässigkeit des Netzes nicht verschlechtern.

Systeme zur Lieferung von Datenkommunikationssignalen über Energienetze sind im Fachgebiet bekannt. Energieversorgungsleitungs-Trägersysteme sind allgemein bekannt und funktionieren durch Überlagerung relativ hochfrequenter Datensignale über eine niederfrequente Energieverkabelung. Diese Systeme sind jedoch dafür ausgelegt, über Energieversorgungsleitungen zu arbeiten, die sich stark denen von LANs unterscheiden. Das LAN-Medium ist dafür ausgelegt und aufgebaut, Datenkommunikationssignale zu transportieren. Somit sind die Kabel, Verbinder, Leitungsschnittstellenschaltung und Endgeräteeinrichtungen nicht für die Handhabung hoher Pegel elektrischer Energie ausgelegt. Dieses unterscheidet sich sehr von einer Überlagerung von Datenkommunikationssignalen niedriger Energie über Energieversorgungsleitungsnetze.

Eine Blockdiagrammdarstellung, die ein Beispiel eines herkömmlichen Datenkommunikationsnetzes darstellt, in welchem Netzeinrichtungen mit der AC-Netzstromversorgung verbunden sind, ist in 24 dargestellt. Dieses Beispielnetz wird präsentiert, um die verschiedenen Netzelemente zu veranschaulichen, die man typischerweise in einer LAN-Umgebung findet. Das insgesamt mit 3010 bezeichnete Netz weist einen Kombinations-WAN und/oder LAN-Backbone. 3012 auf, der mit einem IP-Telefonieserver 3014 und/oder mit einem oder mehreren Service-Providern 3015 und auch mit einem LAN-Bridge/Router 3016 verbunden ist, welcher mit einer Quelle einer AC-Energie über einen elektrischen Stecker 3022 verbunden ist. Der IP-Telefonieserver 3014 hat die Funktion, einen Telefondienst für mehrere Internet- oder IP-Telefone 3052, 3036, 3028 bereitzustellen.

Der LAN-Bridge/Router 3016 ist mit zwei LAN-Hubs oder Switches 3018, 3020 verbunden. IP-Telefone 3028, 3036, ein Laptop- oder anderer tragbare Computer 3032 und ein Desktop-Computer 3040 sind mit dem LAN-Hub/Switch 3018 über Netzdatenverbindungen 3031 verbunden. Der LAN-Hub/Switch 3018 ist mit einer getrennten Quelle einer Wechselstromenergieversorgung über einen elektrischen Stecker 3024 verbunden. Das IP-Telefon 3028/3036, der tragbare Computer 3032 und Desktop-Computer 3040 sind mit einer Quelle von AC-Energie über elektrische Stecker 3030, 3038, 3034 bzw. 3042 verbunden.

Der LAN-Hub/Switch 3020 ist ebenfalls mit einer getrennten Quelle von AC-Energie über einen elektrischen Verbinder 3026 verbunden. Eine Videokamera 3044 (z.B. eine Standard-Videokamera oder Web-Kamera), ein tragbarer Computer 3048 und IP-Telefon 3052 sind mit dem LAN-Hub/Switch 3020 über Verbindungen 3042 nur für Netzdaten verbunden. Die Videokamera 3044, der tragbare Computer 3048 und das IP-Telefon 3052 sind mit einer Quelle von AC-Energie über elektrische Stecker 3046, 3050 bzw. 3054 verbunden.

Es ist anzumerken, dass jede Netzeinrichtung eine getrennte Datenkommunikationsverbindung und eine Verbindung zu einer Quelle elektrischer Energie erfordert. Die Datennetzverbindung wird in der normalen Weise unter Verwendung einer Standard LAN-Verkabelung mit konventionellen Hubs, Switches, Routern usw. aufgebaut. Elektrische Energie wird jeder Netzeinrichtung über mehrere AC-Stromnetzsteckdosen zugeführt. Somit muss jede Netzeinrichtung mit wenigstens zwei Anlagenanschlüssen ausgerüstet sein: einem zu dem Datenkommunikationsnetz und dem zweiten zu dem AC-Stromversorgungsnetz.

US-A-5,799,196 offenbart ein Computersystem, das mit einem peripheren Bus verbunden ist, in welchem eine entfernte eigenversorgte Universal Serial Bus Einrichtung Reserve Energie an ein Computersystem liefert.

Das Dokument "Control the Power Interface of USB"s voltage bus" von Jonathan M. Bearfield, published in Electronic Design, US, Penton Publishing, Cleveland, OH, vol. 45, No. 15 (21-10-1997) pages 80, 82, 84, 86 offenbart einen selbst versorgten Hub zum Bereitstellen von Energie für die internen Funktionen und die stromab liegenden Anschlüsse eines Systems.

Die Universal Serial Bus (USB) Specification revision 1.0 (January 15, 1996) beschreibt ein Energieversorgungsverfahren unter Verwendung eines Kabels, das ein verdrilltes Datendrahtpaar und eines nicht-verdrilltes Energieverteilungspaar aufweist. In einer Ausführungsform wird eine über den Bus versorgte Einrichtung bis zu einem vorbestimmten Grenzwert aus dem Energieverteilungspaar versorgt und reagiert auf Host-Konfigurationsanforderungen über das verdrillte Datendrahtpaar, um seine maximale Energieverbrauch anzuzeigen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes strukturiertes Verkabelungssystem und lokales Netz gemäß Anspruch 1, welche einderartiges System verwenden, bereit.

Netzinstallationen, welche die vorliegende Erfindung verwenden, können vereinfacht werden und sind kostengünstiger, da die Anzahl der erforderlichen Energieversorgungskabel, Energiesteckdosen und AC-Netzteile oder -Adapter stark reduziert wird. Zusätzlich können Netzeinrichtungen, Endgeräte und andere Netzvorrichtungen ohne Rücksicht auf das Vorhandensein oder die Lage von AC-Stromnetzsteckdosen angeordnet werden.

Das System der vorliegenden Erfindung stellt auch eine erhebliche Kostenreduzierung bereit, indem es eine nicht unterbrechbare elektrische Reserveversorgung für kritische Netzeinrichtungen und Endgeräte in dem Falle eines Energieversorgungsausfalls oder einer Unterbrechung bereitgestellt wird. Dieses beruht auf der Tatsache, dass die Verteilung einer Reserveenergie, d.h., einer Energie aus einer nicht unterbrechbaren Energieversorgung von einigen Punkten in dem Netz über die LAN-Infrastruktur weitaus effizienter ist als die Verbindung jedes kritischen Netzelementes mit seiner eigenen UPS oder einer Reserveenergieversorgungsleitung. Eine Annahme, die größtenteils zutrifft, besteht darin, dass nur ein relativ kleiner Anteil der Netzelemente, wie z.B. Hubs, Switches, Router usw. mit einer speziellen Quelle einer nicht unterbrechbaren Energie verbunden werden muss, während der Rest der kritischen Netzeinrichtungen seine Betriebsenergie über die LAN-Infrastruktur empfängt.

Ein weiterer Vorteil des Systems der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Sicherheitsanforderungen und die Kosten der Netzendgerätes reduziert werden können, da elektrische Energie nun aus über die LAN-Infrastruktur gelieferten niedrigen Spannungen zugeführt werden kann. Dieses steht im Gegensatz zu dem derzeitigen Verfahren, ein internes oder externes 110/220 VAC Netzteil bereitzustellen, das erfordert, dass das Netzteil eine Zertifizierung durch eine oder mehrere Prüforganisationen, wie z.B. Underwriters Laboratory (UL) erhält. In dem Falle von IP-Telefonie, welche zunehmend populärer wird, ermöglicht die Bereitstellung der Energie über das LAN, dem IP-Telefon über eine Quelle nicht unterbrechbarer Energie zu verfügen, über die mit dem PSTN verbundene normale analog basierende Telefone derzeit verfügen können.

Die hierin nachstehend präsentierte Offenbarung beschreibt eine Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen, Liefern und Verwalten elektrischer Energie über LAN-Netz-Infrastrukturen, die primär für digitale Kommunikationszwecke ausgelegt sind. Die Erfindung hat die Funktion, alle möglichen Einflüsse auf die Datenkommunikation zu reduzieren und die Kompatibilität mit der IEEE 802.3 und anderen relevanten Standards aufrechtzuerhalten.

Das das System mit Energieversorgung über das Datennetz bzw. das "Power over LAN"-System der vorliegenden Erfindung arbeitet mit Datenkommunikationsnetzen hoher Bandbreite, d.h., 10 Mbps, 100 Mbps, 1000 Mbps, welche natürlich empfindlicher gegen Beeinflussungen, Nah- und Fernübersprechen sind. Zusätzlich berücksichtigt die vorliegende Erfindung die Einschränkung in der Kabellänge, die durch moderne LANs vorgegeben ist, d.h., Hunderte von Metern gegenüber Kilometern im öffentlichen Telefonnetz (PSTN), im Dienste integrierenden Nachrichtennetz (ISDN), und in den "High Bit Rate Digital Subscriber Loop (HDSL) Kommunikationsleitungen. Die Erfindung offenbart neue Fernspeisungsverfahren, die besser für Kurzstreckenverkabelungen geeignet sind.

Ferner kann die über LAN verteilte elektrische Energie als Gleich bzw. DC- oder niederfrequente Wechsel. bzw. AC-Spannungen verteilt werden, welche in jedem Falle Datenkommunikationssignalen nur minimal beeinflussen. Die über das Datenkommunikationskabel gelieferte elektrische Energie kann unter Verwendung von einem oder mehreren Reservepaaren in dem Kabel übertragen werden. Ethernet-Kommunikationen erfordern zwei Paare (vier Leiter) zur Implementation. Wenn 4-Paar (8- Leiter)-Kabel der Kategorie 3, 4 oder 5 verwendet werden, werden zwei Paare nicht für Datenkommunikation verwendet. Die elektrische Energie kann unter Verwendung eines oder mehrerer Kabeldrahtpaare übertragen werden. Alternativ wird, wenn das Kabelpaar nur zwei Paare aufweist, dann die elektrische Energie unter Verwendung von einem der zwei verfügbaren Paare, d.h., den Empfangs- oder Sendeleitern übertragen. Somit kann gemäß der Erfindung Energie über jede Kombination verwendeter und/oder unverwendeter verdrillter Drahtpaare in dem Datenkommunikationskabel geliefert werden.

Es wird somit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein lokales Netz einschließlich eines Hubs, mehrerer Knoten, einer Kommunikationsverkabelung, die die mehreren Knoten mit dem Hub zur Erzeugung einer Datenkommunikation verbindet, und ein Energieversorgungsverteiler bereitgestellt, der so arbeitet, dass er wenigstens einen Teil der Betriebsenergie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über die Kommunikationsverkabelung liefert.

Ferner umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelung wenigstens einen Teil eines strukturierten Verkabelungssystems.

Des Weiteren ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler innerhalb des Hubs angeordnet.

Zusätzlich ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler außerhalb des Hubs angeordnet.

Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler teilweise innerhalb des Hubs und teilweise außerhalb des Hubs angeordnet.

Des Weiteren beinhaltet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die von dem Energieversorgungsverteiler an wenigstens einige von den mehreren Knoten über die Kommunikationsverkabelung gelieferte Betriebsenergie eine Reserveenergie.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, der Energieversorgungsverteiler enthält einen Kombinator, und die Kommunikationsverkabelung verbindet den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, und wobei der Energieversorgungsverteiler ebenfalls in dem Hub angeordnet ist.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, und wobei der Energieversorgungsverteiler ebenfalls in dem Hub angeordnet ist, und eine Energieversorgung und einen Kombinator enthält, wobei der Kombinator Energie aus der Energieversorgung in die Kommunikationsverkabelung speist, welche auch Daten aus dem Datenkommunikationskonzentrator transportiert.

Bevorzugt weist der Datenkommunikationskonzentrator einen LAN-Switch auf, welcher als ein Datenkommunikations-Switch/Repeater funktioniert.

Zusätzlich enthalten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die mehreren Knoten wenigstens einen von den nachstehenden Knotentypen: Wireless LAN-Access Points (Drahtlose LAN-Zugangspunke), Notbeleuchtungssystemelementen, Durchsagelautsprechern, CCTV-Kaneras, Alarmsensoren; Türüberwachungssensoren, Zugangsteuereinheiten, Laptop-Computer, IP-Telefone, Hubs, Switches, Router, Monitore und Speicherreserveeinheiten für PCs und Arbeitsstationen.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator eine mehrere Koppler, wovon jeder mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und weist der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter auf, wobei jeder Koppler über ein Filter mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligenten Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs – smart power allocation and reporting circuits), wobei jeder Koppler über einen Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, und enthält die Energieversorgung eine Energieversorgungs-Reserveeinrichtung.

Zusätzlich oder alternativ enthält der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und weist der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter auf, wobei jeder Koppler über einen Filter mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und intelligente Energiezuordnungs- und Berichtschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über einen Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Bevorzugt enthält der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter, wobei jeder Koppler über einen Filter mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Zusätzlich oder alternativ enthält der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und weist der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über einen Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Bevorzugt enthält der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter, wobei jeder Koppler über einen Filter mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Zusätzlich oder alternativ enthält der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über einen Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Ferner arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung ohne inakzeptable Verschlechterung der digitalen Kommunikation bereitstellt.

Des Weiteren weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelung wenigstens ein verdrilltes Drahtpaar auf, das mit jedem Knoten verbunden ist, wobei Energie über ein verdrilltes Drahtpaar auch zusammen mit Daten übertragen wird.

Bevorzugt enthält der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler eine Energieversorgungsschnittstelle und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über die Energieversorgungsschnittstelle mit den Knoten, und enthält die Energieversorgungsschnittstelle mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtschaltungen (SPEARs), wobei jeder Filter über eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Zusätzlich weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelung wenigstens zwei verdrillte Drahtpaare auf, die mit jedem Knoten verbunden sind, wobei Energie über ein verdrilltes Drahtpaar übertragen wird, das sich von dem unterscheidet, über welches Daten übertragen werden.

Bevorzugt enthält der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler eine Energieversorgungsschnittstelle und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über die Energieversorgungsschnittstelle mit den Knoten; und enthält die Energieversorgungsschnittstelle mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtschaltungen (SPEARs), wobei jeder Filter über eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Zusätzlich oder alternativ enthält der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler eine Energieversorgungsschnittstelle und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über die Energieversorgungsschnittstelle mit den Knoten, und enthält die Energieversorgungsschnittstelle mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtschaltungen (SPEARs), wobei jede SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, enthält Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und jeder Koppler wenigstens zwei Anschlüsse besitzt, wovon einer mit einem Anschluss des Datenkommunikationskonzentrators verbunden ist, und der andere davon über eine Kommunikationsverkabelung mit einem von den mehreren Knoten verbunden ist.

Es wird auch gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein lokaler Netzknoten zur Verwendung in einem lokalen Netz bereitgestellt, das einen Hub, mehrere Knoten, eine Kommunikationsverkabelung, die die Vielzahl von Knoten mit dem Hub zum Erzeugen einer digitalen Kommunikation verbindet und ein Energieversorgungsverteiler enthält, der so arbeitet, dass er wenigstens etwas Betriebsenergie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über den Hub und die Kommunikationsverkabelung liefert, bereitgestellt, wobei der lokale Netzknoten eine Kommunikationsverkabelungsschnittstelle enthält, welche sowohl Energie als auch Daten empfängt und getrennt Energie an einen Energieeingang des Knotens und Daten an einen Dateneingang des Knotens liefert.

Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler innerhalb des Hubs angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist der Energieversorgungsverteiler außerhalb des Hubs angeordnet.

Des Weiteren ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Knoten für einen knoteninitiierten Schlafbetriebsmodus in freiwilliger Energieverwaltung betreibbar. Bevorzugt hat der Knoten die Funktionalität in dem knoteninitiierten Schlafmodusbetrieb in freiwilliger Energieverwaltung, die Zeitdauer TD1 seit der letzten Aktivität des Knotens zu messen. Wenn TD1 einen ersten Schwellenwert bei Fehlen einer dem Schlafmodusbetrieb widersprechenden Benutzer- oder Systemeingabe überschreitet, arbeitet der Knoten dann in einem Schlafmodus, welcher einen reduzierten Energieverbrauch mit sich bringt.

Zusätzlich oder alternativ hat der Knoten die Funktionalität in dem knoteninitiierten Schlafmodusbetrieb in freiwilliger Energieverwaltung, die Zeitdauer TD2 seit der letzten Kommunikation des Knotens zu messen. Wenn TD2 einen ersten Schwellenwert bei Fehlen einer dem Schlafmodusbetrieb widersprechenden Benutzer- oder Systemeingabe überschreitet, arbeitet der Knoten dann in einem Schlafmodus, welcher einen reduzierten Energieverbrauch mit sich bringt.

Ferner kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Knoten mit der Funktionalität eines normalen Betriebs des Knotens innerhalb eines periodisch auftretenden Zeitschlitzes und eines Betriebs des Knotens in einem Schlafmodus außerhalb des periodisch auftretenden Zeitschlitzes arbeiten.

Ferner kann der Knoten auch in einem Schlafmodus als Folge eines erfassten Fehlerzustandes arbeiten. Bevorzugt hat der Knoten die Funktionalität, dass der Knoten periodisch einen Selbsttest durchführt. Wenn der Knoten den Test besteht, arbeitet er normal. Wenn jedoch der Knoten den Test nicht besteht, arbeitet er in dem Schlafmodus.

Des Weiteren ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Knoten in einen vom Energieversorgungsverteiler initiierten Schlafmodusbetrieb in freiwilliger Energieverwaltung betreibbar. Bevorzugt hat der Knoten in dem vom Energieversorgungsverteiler initiierten Schlamodusbetrieb in freiwilliger Energieverwaltung die Funktionalität, die Zeitdauer TD1 seit der letzten Aktivität des Knotens zu messen. Wenn TD1 einen ersten Schwellenwert bei Fehlen einer dem Schlafmodusbetrieb widersprechenden Benutzer- oder Systemeingabe überschreitet, arbeitet der Knoten dann in einem Schlafmodus, welcher einen reduzierten Energieverbrauch mit sich bringt.

Zusätzlich hat gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Knoten die Funktionalität in dem in dem von dem Energieverteiler initiierten Schlafmodusbetrieb in freiwilliger Energieverwaltung die Zeitdauer TD2 seit der letzten Kommunikation des Knotens zu messen. Wenn TD2 einen ersten Schwellenwert bei Fehlen einer dem Schlafmodusbetrieb widersprechenden Benutzer- oder Systemeingabe überschreitet, wird dann der Knoten dann in einem Schlafmodus betrieben, welcher einen reduzierten Energieverbrauch mit sich bringt.

Ferner hat gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Knoten die Funktionalität, dass der Energieversorgungsverteiler periodisch einen Test auf dem Knoten durchführt. Wenn der Knoten den Test besteht, wird er normal betrieben. Wenn jedoch der Knoten den Test nicht besteht, wird er im Schlafmodus betrieben.

Ferner befindet sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelungsschnittstelle innerhalb wenigstens eines von den mehreren Knoten.

Des Weiteren befindet sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelungsschnittstelle außerhalb wenigstens eines von den mehreren Knoten.

Zusätzlich arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung ohne inakzeptable Verschlechterung der digitalen Kommunikation liefert.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelung wenigstens ein verdrilltes Drahtpaar, das mit jedem Knoten verbunden ist, und wobei Energie über ein verdrilltes Drahtpaar übertragen wird, über welches auch mit Daten übertragen werden.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelung wenigstens zwei verdrillte Drahtpaar, die mit jedem Knoten verbunden sind, und wobei Energie über ein verdrilltes Drahtpaar übertragen wird, das sich von dem unterscheidet, über das Daten übertragen werden.

Bevorzugt ist der Energieversorgungsverteiler so betreibbar, dass er elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung ohne inakzeptable Verschlechterung der digitalen Kommunikation bereitstellt.

Zusätzlich kann die Kommunikationsverkabelung wenigstens ein verdrilltes Drahtpaar aufweisen, das mit jedem Knoten verbunden ist, und wobei Energie über ein verdrilltes Drahtpaar auch zusammen mit Daten übertragen wird.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelung wenigstens zwei verdrillte Drahtpaar, die mit jedem Knoten verbunden sind, und wobei Energie über ein verdrilltes Drahtpaar übertragen wird, das sich von dem unterscheidet, über das Daten übertragen werden.

Bevorzugt ist der Energieversorgungsverteiler so betreibbar, dass er elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung ohne inakzeptable Verschlechterung der digitalen Kommunikation bereitstellt.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelung wenigstens ein verdrilltes Drahtpaars, das mit jedem Knoten verbunden ist, und wobei Energie über ein verdrilltes Drahtpaar auch zusammen mit Daten übertragen wird.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelung wenigstens zwei verdrillte Drahtpaar, die mit jedem Knoten verbunden sind, und wobei Energie über ein verdrilltes Drahtpaar übertragen wird, das sich von dem unterscheidet, über das Daten übertragen werden.

Außerdem enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator, eine Verwaltungs- und Steuereinheit und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und die SPEAR so betreibbar ist, dass sie der Verwaltungs- und Steuereinheit den momentanen Stromverbrauch eines damit verbunden Knotens berichtet.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und weist der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs) auf, wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und die SPEAR so betreibbar ist, dass sie den an ein mit ihr verbundenen Knoten gelieferten strombegrenzt.

Alternativ enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und die SPEAR so betreibbar ist, dass sie automatisch einen mit ihr verbundenen Knoten abtrennt, der einen Überstromzustand nach einem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer zeigt.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und weist der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs) auf, wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und die SPEAR so betreibbar ist, dass sie automatisch Energie von einen mit ihr verbundenen Knoten abtrennt, der einen Überstromzustand nach einem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer zeigt und automatisch den Konten danach wieder an Energie anschließt, wenn er keinen Überstromzustand mehr anzeigt.

Außerdem enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und die SPEAR einen Stromsensor enthält, welcher eine Eingangsspannung Vin aus einer Energieversorgung erhält und ein Signal erzeugt, das proportional zu dem dadurch hindurch fließenden Strom ist, um mehrere Komparatoren, die das Signal von dem Stromsensor erhalten und auch eine Bezugsspannung Vref aus entsprechen Bezugsspanungsquellen erhalten.

Bevorzugt sind die Bezugsspannungsquellen programmierbare Bezugsspannungsquellen und empfangen Steuereingangssignale aus den Verwaltungs- & Steuerschaltungen.

Zusätzlich können die Ausgangssignale der mehreren Komparatoren an einen Strombegrenzer und Schalter geliefert werden, welcher eine Eingangsspannung Vin über den Stromsensor empfängt und eine strombegrenzte Ausgangsspannung Vout liefert.

Ferner werden die Ausgangssignale der Komparatoren Verwaltungs- & Steuerschaltungen zugeführt, um als Überwachungseingangssignale zu dienen, die Information bezüglich des durch die SPEAR fließenden DC-Stroms liefern.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator mehrere Koppler, wovon jeder wenigstens ein Paar von Transformatoren enthält, wovon jeder einen Mittelabgriff an seiner Sekundärseite aufweist, über welche die DC-Spannung jedem Draht eines damit verbundenen verdrillten Paares zugeführt wird.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator mehrere Koppler, wovon jeder wenigstens einen Transformator enthält, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Sekundärwicklung enthält, die in zwei getrennte Wicklungen aufgeteilt ist, und einen Kondensator, welcher zwischen die zwei getrennten Wicklungen geschaltet ist, und welcher effektiv die zwei Wicklungen für Hochfrequenzsignale in Reihe schaltet, aber die zwei Wicklungen effektiv für Gleichstrom isoliert.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator ein Paar von Kondensatoren, welche effektiv verhindern, das DC-Spannung den Datenkommunikationskonzentrator erreicht.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator zwei Paare von Kondensatoren, welche effektiv verhindern, das DC-Spannung den Datenkommunikationskonzentrator erreicht.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator eine selbst symmetrierende kondensatorlose und transformatorlose Gleichtaktkopplungsschaltung.

Bevorzugt enthält die Kommunikationsverkabelungsschnittstelle einen Separator und ein Paar von Transformatoren, wovon jeder einen Mittelabgriff an seiner Primärwicklung besitzt, über welche die DC-Spannung aus jedem Draht des damit verbunden verdrillten Paares entnommen wird.

Zusätzlich oder alternativ enthält die Kommunikationsverkabelungsschnittstelle einen Separator, welcher wenigstens einen Transformator enthält, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Primärwicklung aufweist, die in zwei getrennte Wicklungen unterteilt ist, und einen Kondensator, welcher zwischen die zwei getrennten Wicklungen geschaltet ist, und welcher die zwei Wicklungen effektiv für Hochfrequenzsignale in Reihe schaltet, aber effektiv die zwei Wicklungen für DC-Spannung isoliert.

Ferner enthält die Kommunikationsverkabelungsschnittstelle einen Separator, der ein Paar von Kondensatoren aufweist, welche effektiv verhindern, dass DC-Spannung einen Dateneingang eines damit verbundenen Knoten erreicht.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelungsschnittstelle einen Separator, der zwei Paare von Kondensatoren aufweist, welche effektiv verhindern, dass DC-Spannung einen Dateneingang eines damit verbundenen Knoten erreicht.

Zusätzlich oder alternativ enthält gemäß die Kommunikationsverkabelungsschnittstelle einen Separator, der eine selbst symmetrierende kondensatorlose und transformatorlose Gleichtaktkopplungsschaltung.

Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Knoten sowohl in der vollen Funktionalität als auch in der Schlafmodusfunktionalität betreibbar.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Knoten eine Steuerung, einen Schalter, eine Überwachungsschaltung und wenigstens eine Energieversorgung und Knotenschaltung, und wobei der Schalter ein Steuereingangssignal aus der Steuerung empfängt, welche ein Steuereingangssignal aus dem Sensor sowie ein Steuereingangssignal aus der Überwachungsschaltung empfängt, welche kontinuierlich durch wenigstens eine Energieversorgung mit Energie versorgt wird.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Knoten eine Energieversorgung, wobei die Energieversorgung wenigstens ein wiederaufladbares Energiespeicherelement enthält.

Es wird ferner gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein lokales Netz mit einem Hub, mehreren Knoten, einer Kommunikationsverkabelung, welche mehreren Knoten mit dem Hub verbindet, um eine Datenkommunikation zu erzeugen, und einen Energieversorgungsverteiler bereitgestellt, der so arbeitet ist, dass er wenigstens etwas Betriebsenergie an wenigstens einige den mehreren Knoten über die Kommunikationsverkabelung liefert, wobei der Energieversorgungsverteiler eine Energieverwaltungsfunktionalität enthält.

Ferner steuert gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energieverwaltungsfunktionalität die Lieferung von Energie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über die Kommunikationsverkabelung. Bevorzugt überwacht und verwaltet die Energieversorgungsfunktionalität den Energieverbrauch der Knoten. Ferner misst die Energieverwaltungsfunktionalität Überstromsituationen und bewirkt Energieversorgungsabschaltungen nach Bedarf.

Des Weiteren arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energieverwaltungsfunktionalität in wenigstens einem von einem Modus unfreiwilliger Energieverwaltung und einem Modus freiwilliger Energieverwaltung. Bevorzugt liefert sie in dem unfreiwilligen Energieverwaltungsbetriebsmodus, wenn der Energieversorgungsverteiler eine Situation einer unzureichenden Energieverfügbarkeit für die Energieübertragung über die Kommunikationsverkabelung an die Knoten feststellt, eine reduzierte Menge an Energie an wenigstens einige von den Knoten. Ferner liefert der Energieversorgungsverteiler auch Steuereingangssignale an die Knoten, um sie zu veranlassen, in einem Modus mit reduzierter Energie zu arbeiten.

Zusätzlich wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem freiwilligen Energieverwaltungsbetriebsmodus eine reduzierte Energieverfügbarkeit zu bestimmten Zeitpunkten einer reduzierten Aktivität befohlen.

Außerdem umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energieverwaltungsfunktionalität wenigstens eines von den nachstehenden funktionalen Elementen: Abfrage der Kommunikationsverkabelungsverbindung zu Knoten, an welche Energie über die Kommunikationsverkabelung übertragen werden soll; Einstellen individueller Spannungs- und Strombegrenzungen für Knoten wenigstens auf der Basis der Abfrageergebnisse der Kommunikationsverkabelungsverbindung zu Knoten und vordefinierter Parameter; Senden geeigneter Signalisierungsmeldungen an den entfernten Knoten; und Berichten des Status einer mit dem Knoten verbundenen Leitung an eine Verwaltungsarbeitsstation.

Des Weiteren kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energieverwaltungsfunktionalität auch wenigstens eine der nachstehenden funktionalen Elemente enthalten: die Spannung wird an einem Ausgang des Energieversorgungsverteilers an einer Leitung gemessen, welche für die Übertragung von Energie über die Kommunikationsverkabelung bei nicht stattfindender Energieübertragung darüber vorgesehen ist. Wenn der Absolutwert der Spannung höher als ein vorbestimmter progammierbarer Schwellenwert ist, wird die Leitung als eine mit einer darauf vorhandenen Spannung aus einer externen Quelle klassifiziert. Wenn der Absolutwert der Spannung nicht höher als der vorbestimmte programmierbare Schwellenwert ist, wird eine Strombegrenzung auf einen vorbestimmten programmierbaren Wert eingestellt und Energie über die Leitung übertragen. Danach werden die Spannung und der Strom an dem Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung wenigstens zu einem vorbestimmten programmierbaren Zeitpunkt auf der Basis der vorausgegangenen Messungen des Status des Knotens und der Leitung, mit welchen er verbunden ist, gemessen. Bevorzugt umfasst die Ermittlung des Status des Knotens und der Leitung wenigstens eine von den nachstehenden Ermittlungen:

Keine Last Wenn Vout > V2 und der Absolutwert von IO < I2 für alle T1, T2, T3 ist

Kurzschluss Wenn Vout < V3 und der Absolutwert von IO > I3 für alle T1, T2, T3 ist

NIC-Last Wenn VoutT3 < V4 und der Absolutwert von IO > I3 für alle T1, T2, T3 ist

POL-LAST Wenn VoutT1 > V5 und VoutT2 > V5 und VoutT3 > V5 und der Absolutwert von IOT1 > I5 oder

der Absolutwert von IOT2 > I5

der Absolutwert von IOT3 > I5

wobei:

eine Bedingung Keine Last eine ist, in welcher kein Knoten mit der Leitung verbunden ist.

eine Bedingung Kurzschluss eine ist, in welcher ein Kurzschluss über den positiven und negativen Leitern der Leitung vor dem Knoten oder in dem Knoten vorliegt.

eine Bedingung NIC-Last eine ist, in welcher ein Netzschnittstellenkarten-(Network Interface Card)-Leitungstransformator über der Leitung an dem Knoten angeschlossen ist.

eine Bedingung POL-LAST eine ist, in welcher ein Power over LAN-Separator über der Leitung an dem Knoten angeschlossen ist.

VO die Spannung an dem Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung ist;

V1 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messen des höchsten Spitzenwertes der Spannung Vout für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird;

V2 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messen des niedrigsten Wertes Vout für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn keine Last zwischen +Vout und –Vout an dem Ausgang der Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

V3 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messen des höchsten Spitzenwertes der Spannung Vout für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn ein Widerstand zwischen +Vout und –Vout an dem Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

V4 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher bevorzugt durch Messen des höchsten Spitzenwertes der Spannung Vout für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn ein Widerstand zwischen +Vout und –Vout an dem Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

V5 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher einen typischen Schwellenwert von Vin repräsentiert, bei welchem eine Knotenenergieversorgung mit dem Betrieb beginnt;

VoutT1 die zu einem ersten Zeitpunkt T1 gemessene Vout ist;

VoutT2 die zu einem zweiten Zeitpunkt T2 gemessene Vout ist;

VoutT1 die zu einem dritten Zeitpunkt T3 gemessene Vout ist;

IO der an dem Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung fließende Strom ist;

IL1 der vorbestimmte programmierbare Wert des Ausgangsstroms des Energieversorgungsverteilers für die Leitung ist;

I2 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messung des maximalen Spitzenwertes des Stroms IO für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn keine Last an den Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

I3 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messung des minimalen Wertes des Stroms IO für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn ein Widerstand zwischen +Vout und –Vout an dem Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

I5 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messung des maximalen Spitzenwertes des Stroms IO für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn keine Last an den Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

IOT1 der zum Zeitpunkt T1 gemessene IO ist;

IOT2 der zum Zeitpunkt T2 gemessene IO ist; und

IOT3 der zum Zeitpunkt T3 gemessene IO ist

Ferner umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energieverwaltungsfunktionalität eine Funktionalität zur Überwachung und Verwaltung des Energieverbrauchs während des normalen Betriebs durch Messung des Stroms für jeden Knoten. Bevorzugt umfasst die Funktionalität für die Überwachung und Verwaltung des Energieverbrauchs während des normalen Betriebs die Messung des Stroms für jeden Knoten in einer im Wesentlichen zyklischen Weise. Außerdem kann die Funktionalität für die Überwachung und Verwaltung des Energieverbrauchs während des normalen Betriebs auch die Messung des Stroms für jeden Knoten und einen Vergleich des gemessenen Stroms mit programmierbaren vorbestimmten Bezugswerten für jede Leitung beinhalten.

Zusätzlich kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeder Knoten als im Überstrom-, Unterstrom oder Normal-Zustand befindlich klassifiziert werden. Die Überstromklassifizierung umfasst programmierbare einstellbare Schwellenwerte.

Außerdem umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Normalzustands-Klassifizierung wenigstens eine von den nachstehenden Unter-Klassifizierungen: Aktivmodus, Schlafmodus und Niedrigenergiemodus.

Des Weiteren arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Funktionalität für die Überwachung und Verwaltung des Energieverbrauchs während des normalen Betriebs, um den Betrieb von als im Überstrom-Zustand klassifizierten Knoten auf der Basis wenigstens einer der nachstehenden Funktionalitäten zu steuern: Wenn der Strom an einem Knoten einen regulären Überstromschwellenwert für wenigstens eine vorbestimmte Zeit überschreitet, wird die Energieversorgung für diesen Knoten nach einer vorbestimmten Zeit abgeschaltet, der an einen Knoten angelegte Strom darf keinen hohen Überstromschwellenwert überschreiten, und wenigstens ein Zwischenschwellenwert wird zwischen einem regulären Überstromschwellenwert und dem hohen Überstromschwellenwert definiert und eine vorbestimmte Zeit bis zum Abschalten als eine Funktion davon festgelegt, welcher von derartigen Zwischenschwellenwerten überschritten wird.

Ferner arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Funktionalität für die Überwachung und Verwaltung des Energieverbrauchs während des normalen Betriebs, um den Betrieb von als im Unterstrom-Zustand klassifizierten Knoten auf der Basis wenigstens einer der nachstehenden Funktionalitäten zu steuern: innerhalb einer relativ kurzen vorbestimmten Zeitdauer nach der Detektion eines Knotens im Unterstrom-Zustand, wobei die vorbestimmte Zeitdauer so gewählt ist, dass eine unerwünschte Reaktion auf Störeinflüsse vermieden wird, wird die Lieferung von Strom an einen derartigen Knoten beendet.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das lokale Netz eine Funktionalität zur Überwachung des Gesamtstroms wie folgt: parallel wird der an alle Knoten über alle Leitungen fließende Gesamtstrom überwacht, wobei der Gesamtstromfluss mit einem vorbestimmten Bezugswert verglichen wird, und auf der Basis diese Vergleichs der Energieversorgungsverteiler und die damit verbundenen Knoten als im Überstrom- oder Normalzustand befindlich klassifiziert werden.

Zusätzlich beinhaltet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Überstrom-Klassifizierung programmierbare einstellbare Schwellenwerte.

Des Weiteren arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Funktionalität für die Überwachung und Verwaltung des Energieverbrauchs während des normalen Betriebs so, dass sie den Betrieb der als im Überstrom-Zustand befindlichen klassifizierten Energieversorgungsverteiler auf der Basis wenigstens einer der nachstehenden Funktionalitäten steuert: wenn der Gesamtstrom einen regulären Gesamtüberstromschwellenwert für wenigstens eine vorbestimmte Zeitdauer überschreitet, wird die Energie an wenigstens einige von den Knoten entweder reduziert oder nach einer vorbestimmten Zeit abgeschaltet, und in keinem Fall darf der Gesamtstrom einen hohen Gesamtüberstromschwellenwert überschreiten, welcher über dem regulären Gesamtüberstromschwellenwert liegt.

Ferner bildet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler einen Teil des Hubs. Alternativ bildet der Energieversorgungsverteiler keinen Teil des Hubs.

Zusätzlich werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Zwischenschwellenwerte zwischen dem regulären Gesamtüberstromschwellenwert und dem hohen Gesamtüberstromschwellenwert definiert und eine vorbestimmte Zeit bis zum Abschalten als eine Funktion davon festgelegt, welcher von derartigen Zwischenschwellenwerten überschritten wird.

Des Weiteren arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er eine Strompegelklassifizierung jedes Knotens und des Energieversorgungsverteilers an ein externes Überwachungssystem berichtet. Bevorzugt arbeitet der Verteiler so, dass er Knoten über eine bevorstehende Änderung in der Stromversorgung unterrichtet. Zusätzlich oder alternativ arbeitet der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen Betrieb bei voller oder keiner Funktionalität für individuelle Knoten in einer unfreiwilligen Energieverwaltungsoperation bereitstellt.

Außerdem arbeitet der Energieversorgungsverteiler gemäß wenigstens einigen von den nachstehenden Funktionalitäten: zu Beginn Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie sowie der Gesamtenergie, die derzeit an die Knoten geliefert wird, Ermitteln der Beziehung zwischen dem Stromgesamtenergieverbrauch (TPC) zu der Stromgesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen voller Energie zu zusätzlichen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis; und wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, aufeinanderfolgendes Unterbrechen der Energie zu einzelnen Knoten auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen dem erstem und zweitem Schwellenwert liegt, Abfragen, ob ein neuer Knoten Energie benötigt, und wenn ein neuer Knoten eine Stromversorgung anfordert, und ein Knoten mit niedrigerer Priorität als der neue Knoten derzeit eine Stromversorgung empfängt, Abschalten des Knotens mit der niedrigeren Priorität von der Energie und Verbinden des Knotens mit der höheren Priorität mit der Energie.

Ferner arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen Betrieb bei voller oder keiner Funktionalität mit Noteingriff für einzelne Knoten in einer unfreiwilligen Energieverwaltungsoperation bereitstellt. Bevorzugt arbeitet der Energieversorgungsverteiler in Abhängigkeit von der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung durch: Messen eines Notbedarfs für Energie an einen vorgegebenen Knoten, und danach Zuweisen einer höchsten Priorität an den vorgegebenen Knoten.

Zusätzlich arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen von einem Betrieb bei voller oder keiner Funktionalität Warteschlangen-prioritätsgesteuert in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Bevorzugt arbeitet der Energieversorgungsverteiler mit der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung durch: zunächst Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie sowie der Gesamtenergie, die er derzeit an alle Knoten liefert, Ermitteln der Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen von voller Energie zu zusätzlichen Knoten nacheinander auf einer Basis Warteschlangen-gesteuerter Priorität; wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, Unterbrechen der Energie für einzelne Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen dem ersten und zweiten Schwellenwert liegt, Abfragen, ob ein neuer Knoten Energie benötigt; und wenn ein neuer Knoten Energie benötigt, Einfügen des neuen Knotens am Ende der Warteschlange.

Ferner arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen von einem Betrieb bei voller oder keiner Funktionalität auf einer Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Zusätzlich oder alternativ arbeitet der Energieversorgungsverteiler mit der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung durch: zunächst Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie sowie der Gesamtenergie, die er derzeit an alle Knoten liefert, Ermitteln der Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen von voller Energie zu zusätzlichen Knoten nacheinander auf einer Basis Zeitzuteilungsgesteuerter Priorität; wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, Unterbrechen der Energie für einzelne Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen den ersten und zweiten Schwellenwerten liegt, Abfragen ob ein neuer Knoten Energie benötigt; wenn ein Knoten mit niedriger Priorität in dem Sinne, dass er Energie für eine längere Zeit bezogen hat, welche über einer vorbestimmten minimalen Zeit liegt, momentan Energie empfängt, Abschalten der Energie von dem Knoten niedrigerer Priorität und Verbinden des Knotens mit höherer Priorität mit Energie.

Zusätzlich arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er eine Vorausmeldung an einen Knoten bezüglich einer Änderung in der an diesen zu liefernden Energie bereitstellt. Des Weiteren arbeitet der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen von einem Betrieb bei voller oder keiner Funktionalität für einzelne Knoten in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Bevorzugt arbeitet der Energieversorgungsverteiler mit wenigstens einer von den nachstehenden Funktionalitäten: zunächst Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie sowie der Gesamtenergie, die er derzeit an alle Knoten liefert; Ermitteln der Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen von voller Energie zu zusätzlichen Knoten nacheinander auf einer prioritätsgesteuerten Basis; wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, Reduzieren der Energie für einzelne Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen den ersten und zweiten Schwellenwerten liegt, Abfragen ob ein neuer Knoten Energie benötigt oder ein Knoten zusätzliche Energie benötigt; und wenn ein neuer Knoten Energie benötigt oder ein Knoten zusätzliche Energie benötigt und ein Knoten mit geringerer Priorität als der neue Knoten momentan Energie empfängt, Reduzieren der Energie an dem Knoten mit der niedrigeren Priorität und Liefern von Energie an den neuen Knoten oder erhöhter Energie an einen Knoten, welcher zusätzliche Energie benötigt.

Des Weiteren arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen Betrieb bei voller oder reduzierter Funktionalität mit Noteingriff für einzelne Knoten in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Zusätzlich oder alternativ arbeitet der Energieversorgungsverteiler gemäß der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung durch: Erfassen eines Notbedarfs für Energie bei einem gegebenen Knoten; und anschließend Zuweisen einer höchsten Priorität an dem vorgegebenen Knoten.

Außerdem arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen von einem Betrieb bei voller oder reduzierter Funktionalität Warteschlangen-prioritätsgesteuert in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Bevorzugt arbeitet der Energieversorgungsverteiler mit der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung durch: zunächst Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie sowie der Gesamtenergie, die er derzeit an alle Knoten liefert, Ermitteln der Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen von voller Energie zu zusätzlichen Knoten oder zusätzlicher Energie zu Knoten, welche momentan Energie empfangen, nacheinander auf einer Basis Warteschlangen-gesteuerter Priorität; wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, Reduzieren der Energie für einzelne Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen dem ersten und zweiten Schwellenwert liegt, Abfragen, ob ein neuer Knoten Energie benötigt oder ob ein Knoten zusätzliche Energie benötigt; und wenn ein neuer Knoten Energie benötigt, Einfügen des neuen Knotens am Ende der Warteschlange.

Ferner arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen von einem Betrieb bei voller oder reduzierter Funktionalität auf einer Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Bevorzugt arbeitet der Energieversorgungsverteiler mit der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung durch: zunächst Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie sowie der Gesamtenergie, die er derzeit an alle Knoten liefert, Ermitteln der Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen von zusätzlicher Energie zu Knoten oder von Energie zu zusätzlichen Knoten nacheinander auf einer Basis Zeitzuteilungs-gesteuerter Priorität; wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, Reduzieren der Energie für einzelne Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen den ersten und zweiten Schwellenwerten liegt, Abfragen ob ein Knoten zusätzliche Energie benötigt oder neuer Knoten Energie benötigt; wenn ein Knoten mit niedriger Priorität in dem Sinne, dass er Energie für eine längere Zeit bezogen hat, welche über einer vorbestimmten minimalen Zeit liegt, momentan Energie empfängt, Abschalten der Energie von dem Knoten niedrigerer Priorität und Verbinden des Knotens mit höherer Priorität mit Energie.

Zusätzlich arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen von einem Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität für einzelne Knoten in einem Betrieb unter freiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Bevorzugt arbeitet der Energieversorgungsverteiler mit wenigstens einer von den nachstehenden Funktionalitäten: zunächst Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie sowie der Gesamtenergie, die er derzeit an alle Knoten liefert; Ermitteln der Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen von voller Energie zu zusätzlichen Knoten nacheinander auf einer prioritätsgesteuerten Basis; wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, Unterbrechen der Energie an einzelne Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen den ersten und zweiten Schwellenwerten liegt, Abfragen ob ein neuer Knoten Energie benötigt oder ein Knoten zusätzliche Energie benötigt; und wenn ein neuer Knoten Energie benötigt und ein Knoten mit geringerer Priorität als der neue Knoten momentan Energie empfängt, Unterbrechen der Energie an dem Knoten mit der niedrigeren Priorität und Verbinden des Knoten mit höherer Priorität mit Energie.

Ferner arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen Betrieb bei voller oder keiner Funktionalität mit Noteingriff für einzelne Knoten in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Bevorzugt arbeitet der Energieversorgungsverteiler gemäß der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung durch: Erfassen eines Notbedarfs für Energie bei einem gegebenen Knoten; und anschließend Zuweisen einer höchsten Priorität an dem vorgegebenen Knoten.

Außerdem arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen von einem Betrieb bei voller oder reduzierter Funktionalität auf einer Warteschlangen-Prioritätsbasis in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Bevorzugt arbeitet der Energieversorgungsverteiler mit der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung durch: zunächst Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie gemäß einem Energieeinsparungsprogramm sowie der Gesamtenergie, die er derzeit an alle Knoten liefert, Ermitteln der Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen von voller Energie zu zusätzlichen Knoten nacheinander auf einer Basis Warteschlangen-gesteuerter Priorität; wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, Unterbrechen der Energie für einzelne Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen den ersten und zweiten Schwellenwerten liegt, Abfragen ob ein neuer Knoten Energie benötigt; wenn ein neuer Knoten Energie benötigt, Hinzufügen des neuen Knotens zum Ende der Warteschlage.

Zusätzlich arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen von einem Betrieb bei voller oder keiner Funktionalität auf einer Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Zusätzlich oder alternativ arbeitet der Energieversorgungsverteiler mit der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung durch: zunächst Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie gemäß einem Energieeinsparungsprogramm sowie der Gesamtenergie, die er derzeit an alle Knoten liefert, Ermitteln der Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen von voller Energie zu zusätzlichen Knoten nacheinander auf einer Basis Zeitzuteilungs-gesteuerter Priorität; wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, Unterbrechen der Energie aus einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen den ersten und zweiten Schwellenwerten liegt, Abfragen ob ein Knoten zusätzliche Energie benötigt oder neuer Knoten Energie benötigt; wenn ein Knoten mit niedriger Priorität in dem Sinne, dass er Energie für eine längere Zeit bezogen hat, welche über einer vorbestimmten minimalen Zeit liegt, momentan Energie empfängt, Abschalten der Energie von dem Knoten niedrigerer Priorität und Verbinden des Knotens mit höherer Priorität mit Energie.

Des Weiteren arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen von einem Betrieb mit voller oder reduzierter Funktionalität für einzelne Knoten in einem Betrieb unter freiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Zusätzlich oder alternativ arbeitet der Energieversorgungsverteiler mit wenigstens einer von den nachstehenden Funktionalitäten: zunächst Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie gemäß einem Energieeinsparungsprogramm sowie der Gesamtenergie, die er derzeit an alle Knoten liefert; Ermitteln der Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen von voller Energie zu zusätzlichen Knoten nacheinander auf einer prioritätsgesteuerten Basis; wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, Reduzieren der Energie an einzelne Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen den ersten und zweiten Schwellenwerten liegt, Abfragen ob ein neuer Knoten Energie benötigt oder ein Knoten zusätzliche Energie benötigt; und wenn ein neuer Knoten Energie benötigt und ein Knoten mit geringerer Priorität als der neue Knoten momentan Energie empfängt, Reduzieren der Energie an dem Knoten mit der niedrigeren Priorität und Zuführen von Energie zu dem neuen Knoten oder erhöhter Energie zu einem Knoten, der zusätzliche Energie benötigt.

Außerdem arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen Betrieb bei voller oder keiner Funktionalität mit Noteingriff für einzelne Knoten in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Bevorzugt arbeitet der Energieversorgungsverteiler gemäß der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung durch: Erfassen eines Notbedarfs für Energie bei einem gegebenen Knoten; und anschließend Zuweisen einer höchsten Priorität an dem vorgegebenen Knoten.

Des Weiteren arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen von einem Betrieb bei voller oder reduzierter Funktionalität auf einer Warteschlangen-Prioritätsbasis in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Bevorzugt arbeitet der Energieversorgungsverteiler mit der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung durch: zunächst Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie gemäß einem Energieeinsparungsprogramm sowie der Gesamtenergie, die er derzeit an alle Knoten liefert, Ermitteln der Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen von Energie zu zusätzlichen Knoten oder zusätzlicher Energie zu Knoten, welche zur Zeit Energie empfangen, nacheinander auf einer Basis Warteschlangen-gesteuerter Priorität; wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, Reduzieren der Energie für einzelne Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen den ersten und zweiten Schwellenwerten liegt, Abfragen ob ein neuer Knoten Energie benötigt oder ein Knoten zusätzliche Energie benötigt; und wenn ein neuer Knoten Energie benötigt, oder ein Knoten zusätzliche Energie benötigt; Hinzufügen des neuen Knotens zum Ende der Warteschlage.

Ferner arbeitet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er wenigstens einen von einem Betrieb bei voller oder reduzierter Funktionalität auf einer Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung bereitstellt. Bevorzugt arbeitet der Energieversorgungsverteiler mit der nachstehenden Funktionalität in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung durch: zunächst Ermitteln der für ihn verfügbaren Gesamtenergie gemäß einem Energieeinsparungsprogramm sowie der Gesamtenergie, die er derzeit an alle Knoten liefert, Ermitteln der Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA). Wenn TPC/TPA kleiner als ein erster Schwellenwert ist, Zuführen von zusätzlicher Energie Knoten oder von Energie zu zusätzlichen Knoten nacheinander auf einer Basis Zeitzuteilungs-gesteuerter Priorität; wenn TPC/TPA größer als ein zweiter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, Reduzieren der Energie an einzelne Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis. Wenn jedoch TPC/TPA zwischen den ersten und zweiten Schwellenwerten liegt, Abfragen ob ein Knoten zusätzliche Energie benötigt oder neuer Knoten Energie benötigt; wenn ein Knoten mit niedriger Priorität in dem Sinne, dass er Energie für eine längere Zeit bezogen hat, welche über einer vorbestimmten minimalen Zeit liegt, momentan Energie empfängt, Reduzieren der Energie an den Knoten niedrigerer Priorität Liefern von Energie an einen Knoten mit höherer Priorität.

Bevorzugt enthält der Energieversorgungsverteiler eine Energieverwaltungs- & Steuereinheit, welche die an verschiedene Knoten über die Kommunikationsverkabelung gelieferte Energie überwacht und steuert.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler eine Verwaltungsarbeitsstation, welche so arbeitet, dass sie den Betrieb der Energieverwaltungs- & Steuereinheit steuert.

Bevorzugt steuert die Verwaltungsarbeitsstation den Betrieb mehrerer Energieverwaltungs- & Steuereinheiten.

Ferner kommuniziert gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energieverwaltungs- & Steuereinheit über einen Datenkommunikationskonzentrator mit verschiedenen Knoten, um dadurch deren aktuellen Modus der Energienutzung zu steuern.

Ferner kommuniziert gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energieverwaltungs- & Steuereinheit mit verschiedenen Knoten über Steuermeldungen, welche bei den Knoten decodiert und für die Steuerung verwendet werden, ob dort eine Voll- oder Teilfunktionalität bereitgestellt wird.

Des Weiteren erfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energieverwaltungs- & Steuereinheit, dass keine Stromnetz-Versorgung für den Energieversorgungsverteiler verfügbar ist und sendet eine Steuermeldung aus, um die Knoten zu veranlassen, in einem Reservebetrieb oder Betrieb mit verringerter Energie zu arbeiten.

Bevorzugt enthält der Knoten eine wesentliche Schaltung, welche sowohl für einen Betrieb mit voller Funktionalität als auch reduzierter Funktionalität erforderlich ist, und eine nicht-wesentliche Schaltung, welche für einen Betrieb bei reduzierter Funktionalität nicht erforderlich ist.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Knoten einen Schalter und eine Steuerung, welche den Betrieb des Schalters steuert, welcher wählbar die nicht-wesentliche Schaltung betreibt. Bevorzugt enthält der Knoten auch eine Energieversorgung, wobei die Steuerung in Reaktion auf ein Ausgangssignal aus der Energieversorgung betreibbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Knoten auch einen Sensor enthalten, wobei die Steuerung in Reaktion auf ein aus dem Sensor empfangenes Eingangssignal arbeitet.

Ferner misst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Sensor einen Spannungspegel der an die Energieversorgung gelieferten elektrischen Energie. Ferner misst der Sensor auch ein an ihn über die Kommunikationsverkabelung aus dem Energieversorgungsverteiler übertragenes Steuersignal.

Ferner empfängt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Steuerung ein Steuereingangssignal aus der Energieversorgung, die anzeigt, dass Stromnetzenergie zur Verfügung steht; dieses betätigt den Schalter so, dass Energie sowohl an die wesentliche Schaltung als auch die nicht-wesentliche Schaltung geliefert wird, und wenn die Steuerung ein Steuereingangssignal aus der Energieversorgung empfängt, das anzeigt, dass die Netzstromenergie nicht verfügbar ist, und der Sensor anzeigt, dass ausreichend Energie über die Kommunikationsverkabelung verfügbar ist, betreibt die Steuerung den Schalter so, dass Energie sowohl an die wesentliche Schaltung als auch an die nicht-wesentliche Schaltung geliefert wird. Bevorzugt betätigt, wenn die Steuerung ein Steuereingangssignal aus der Energieversorgung empfängt, das anzeigt, dass keine Stromnetzenergie über die Energieversorgung verfügbar ist, und der Sensor anzeigt, dass keine ausreichende Energie verfügbar ist, die Steuerung den Schalter so, dass ausreichende Energie mit höchster Priorität an die wesentliche Schaltung geliefert wird, und wenn zusätzliche Energie über die von der wesentlichen Schaltung benötigte hinaus verfügbar ist, diese an die nicht-wesentliche Schaltung über den Schalter geliefert wird.

Zusätzlich oder alternativ empfängt die Überwachungsschaltung ein eine Absicht, den Knoten zu verwenden, anzeigendes Benutzereingangssignal oder eine Steuermeldung über die Kommunikationsverkabelung, das eine Notwendigkeit für einen Betrieb in einem Modus voller Funktionalität anzeigt, und reagiert darauf, indem sie den Schalter veranlasst, die Knotenschaltung in einem Modus voller Funktionalität arbeiten zu lassen.

Ferner erfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Sensor einen Spannungspegel einer an wenigstens eine Energieversorgung gelieferten elektrischen Energie.

Des Weiteren erfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Sensor ein an ihn über die Kommunikationsverkabelung aus dem Energieversorgungsverteiler übertragenes Steuersignal.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Knotenschaltung eine wesentliche Knotenschaltung und eine nicht-wesentliche Knotenschaltung. Der Schalter enthält auch einen Schalter der wesentlichen Knotenschaltung und einen Schalter der nicht-wesentlichen Knotenschaltung. Bevorzugt betreibt, wenn die Steuerung ein Steuereingangssignal aus der wenigstens einen Energieversorgung empfängt, das anzeigt, dass Stromnetzenergie zur Verfügung steht, die Steuerung den Schalter der wesentlichen Knotenschaltung und Schalter der nicht-wesentlichen Knotenschaltung so, dass Energie sowohl an die wesentlichen Knotenschaltschaltung als auch nicht-wesentliche Knotenschaltschaltung geliefert wird, und wenn keine Stromnetzenergie über die wenigstens eine Energieversorgung verfügbar ist, aber der Sensor anzeigt, dass ausreichend Energie über die Kommunikationsverkabelung verfügbar ist, betreibt die Steuerung den Schalter der wesentlichen Knotenschaltung so, dass Energie sowohl an die wesentliche Knotenschaltung als auch die nicht-wesentliche Knotenschaltung geliefert wird.

Ferner betreibt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Steuerung ein Steuereingangssignal aus der wenigstens einen Stromversorgung empfängt, das anzeigt, dass keine Stromnetzenergie über die wenigstens eine Stromversorgung verfügbar ist, und der Sensor anzeigt, dass keine ausreichende Energie verfügbar ist, die Steuerung den Schalter der wesentlichen Knotenschaltung so, dass ausreichende Energie mit höchster Priorität an die wesentliche Knotenschaltung geliefert wird, und wenn zusätzliche Energie über die von der wesentliche Knotenschaltung benötigte hinaus zur Verfügung steht, wird sie über den Schalter der nicht-wesentlichen Knotenschaltung an die nicht-wesentliche Knotenschaltung geliefert.

Außerdem ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Knoten in einem von drei Modi, einem Modus voller Funktionalität, wenn sowohl die wesentliche als auch die nicht-wesentliche Knotenschaltung in Betrieb sind, einen Modus wesentlicher Funktionalität, wenn der wesentliche Knotenschaltung in Betrieb ist, und einem Schlaffunktionalitätsmodus, in welchem wenigstens ein Teil des wesentlichen Knotenschaltung nicht in Betrieb ist, betreibbar.

Ferner stellt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energieversorgung eine eingeschränkte Reserveenergie bereit. Zusätzlich oder alternativ ermöglicht die Energieversorgung einen intermittierenden Betrieb des Knotens in Situationen, in welchen nur eine sehr eingeschränkte Energie über die Kommunikationsverkabelung übertragen werden kann.

Es wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch ein Netzenergieversorgungsverteiler zur Verwendung in einem lokalen Netz bereitgestellt, das einen Hub, mehrere Knoten und eine Kommunikationsverkabelung, die mehrere Knoten mit einem Hub zur Erzeugung einer digitalen Kommunikation dazwischen verbindet, enthält, wobei der Energieversorgungsverteiler so betreibbar ist, dass er wenigstens etwas Betriebsenergie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über die Kommunikationsverkabelung liefert.

Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler innerhalb des Hubs angeordnet.

Des Weiteren ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler außerhalb des Hubs angeordnet. Alternativ ist der Energieversorgungsverteiler teilweise innerhalb des Hubs und teilweise außerhalb des Hubs angeordnet.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die von dem Energieversorgungsverteiler an wenigstens einige von den mehreren Knoten über die Kommunikationsverkabelung gelieferte Betriebsenergie eine Reserveenergie.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator, und die Kommunikationsverkabelung verbindet den Kommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten.

Außerdem enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, wobei der Energieversorgungsverteiler ebenfalls in dem Hub angeordnet ist.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, wobei der Energieversorgungsverteiler ebenfalls in dem Hub angeordnet ist und eine Energieversorgung und einen Kombinator enthält, wobei der Kombinator Energie aus der Energieversorgung an die Kommunikationsverkabelung liefert, welche auch Daten aus dem Datenkommunikationskonzentrator transportiert.

Bevorzugt enthält der Kombinator mehrere Koppler, wovon jeder mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter, wobei jeder Koppler über ein Filter mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Außerdem kann der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs) enthalten, wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler eine Energieversorgung, und die Energieversorgung enthält eine Stromnetzausfall-Reserveeinrichtung.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter, wobei jeder Koppler über ein Filter mit einem Ausgang einer Energieversorgung verbunden ist.

Bevorzugt enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Außerdem enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter, wobei jeder Koppler über ein Filter mit einem Ausgang einer Energieversorgung verbunden ist.

Zusätzlich kann der Kombinator auch mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs) enthalten, wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Außerdem kann der Kombinator auch mehrere Koppler und mehrere Filter enthalten, wobei jeder Koppler über ein Filter mit einem Ausgang einer Energieversorgung verbunden ist.

Des Weiteren arbeite gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Energieversorgungsverteiler so, dass er elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung ohne inakzeptable Verschlechterung der digitalen Kommunikation liefert.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelung wenigstens ein verdrilltes Drahtpaar, das mit jedem Knoten verbunden ist, wobei Energie über ein verdrilltes Drahtpaar überragen wird, über welches auch Daten übertragen werden.

Bevorzugt enthält der Energieversorgungsverteiler eine Energieversorgungsschnittstelle und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über die Energieversorgungsverteilungsschnittstelle mit den Knoten, und enthält die Energieversorgungsschnittstelle mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs) enthält, wobei jedes Filter über eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikationsverkabelung wenigstens zwei verdrillte Drahtpaare, die mit jedem Knoten verbunden sind, wobei Energie über ein verdrilltes Drahtpaar übertragen wird, welches sich von dem unterscheidet, über welches auch Daten übertragen werden.

Außerdem enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler eine Energieversorgungsschnittstelle und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält die Energieversorgungsschnittstelle mehrere Filter und mehrere intelligente, Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs) enthält, wobei jedes Filter über eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler eine Energieversorgungsschnittstelle und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und weist jeder Koppler wenigstens zwei Anschlüsse auf, wovon einer mit einem Anschluss des Datenkommunikationskonzentrators verbunden ist, und der andere davon über die Kommunikationsverkabelung mit einem von den mehreren Knoten verbunden ist.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator, eine Verwaltungs- und Steuereinheit und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und die SPEAR so arbeitet, dass sie der Verwaltungs- und Steuereinheit den momentanen Verbrauch eines damit verbundenen Knoten berichtet.

Des weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und die SPEAR so arbeitet, dass sie den an einen mit ihr verbundenen Knoten maximalen Strom begrenzt.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und die SPEAR so arbeitet, dass sie automatisch einen mit ihr verbundenen Knoten, der einen Überstrom-Zustand anzeigt, nach Ablauf einer programmierbaren vorbestimmten Zeitdauer abtrennt.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und die SPEAR so arbeitet, dass sie automatisch einen mit ihr verbundenen Knoten, der einen Überstrom-Zustand anzeigt, nach Ablauf einer programmierbaren vorbestimmten Zeitdauer abtrennt und automatisch den Knoten danach wieder mit der Energieversorgung verbindet, wenn er keinen Überstromzustand mehr anzeigt.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, enthält der Kombinator mehrere Koppler und mehrere Filter und mehrere intelligente Energiezuordnungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs), wobei jeder Koppler über ein Filter und eine SPEAR mit einem Ausgang der Energieversorgung verbunden ist, und die SPEAR einen Stromsensor, welcher ein Spannungseingangssignal Vin aus einer Energieversorgung empfängt, und ein Signal erzeugt, welcher proportional zu dem dadurch hindurchfließenden Strom ist, und mehrere Komparatoren enthält, die ein Signal aus dem Stromsensor empfangen und auch eine Bezugsspannung Vref aus entsprechenden Bezugsspannungsquellen empfangen.

Bevorzugt sind die Bezugsspannungsquellen programmierbare Bezugsspannungsquellen und empfangen Steuereingangssignale aus Verwaltungs- & Steuerschaltungen.

Zusätzlich können die Ausgangssignale der mehreren Komparatoren an einen Strombegrenzer und Schalter geliefert werden, welcher eine Eingangsspannung Vin über den Stromsensor empfängt, und eine strombegrenzte Ausgangsspannung Vout liefert.

Ferner können die Ausgangssignale der Komparatoren an Verwaltungs- & Steuerschaltungen geliefert werden, um als Überwachungseingangssignale zu dienen, die Information bezüglich des durch die SPEAR hindurchfließenden Gleichstroms liefern.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, enthält der Kombinator mehrere Koppler, wovon jeder wenigstens ein Paar von Transformatoren enthält, wovon jeder einen Mittelabgriff an seiner Sekundärseite aufweist, über welchen die DC-Spannung für jeden Draht eines damit verbundenen verdrillten Paares zugeführt wird.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, enthält der Kombinator mehrere Koppler, wovon jeder wenigstens einen Transformator enthält, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Sekundärwicklung enthält, welche in zwei getrennte Wicklungen aufgeteilt ist, und einen Kondensator, welcher zwischen die zwei getrennten Wicklungen geschaltet ist, und welcher effektiv die zwei Wicklungen für Hochfrequenzsignale in Serie schaltet, aber effektiv die zwei Wicklungen für DC-Spannung isoliert.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator ein Paar von Kondensatoren, welche effektiv verhindern, dass DC-Spannung den Kommunikationskonzentrator erreicht.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und enthält der Kombinator zwei Paare von Kondensatoren, welche effektiv verhindern, dass DC-Spannung den Kommunikationskonzentrator erreicht.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Hub einen Datenkommunikationskonzentrator, enthält der Energieversorgungsverteiler einen Kombinator und eine Energieversorgung, verbindet die Kommunikationsverkabelung den Datenkommunikationskonzentrator über den Kombinator mit den Knoten, und weist der Kombinator eine selbst-symmetrierende kondensatorlose und transformatorlose Gleichtaktkopplungsschaltung auf.

Bevorzugt enthält der Energieversorgungsverteiler eine Energieverwaltungsfunktionalität.

Zusätzlich kann der Energieversorgungsverteiler eine Energieverwaltungs- & Steuereinheit enthalten, welche die an die verschiedenen Knoten über die Kommunikationsverkabelung gelieferte Energie überwacht und steuert.

Des Weiteren kann der Energieversorgungsverteiler eine Verwaltungsarbeitsstation enthalten, welche so arbeitet, dass sie den Betrieb der Energieverwaltungs- & Steuereinheit überwacht.

Des Weiteren steuert gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Verwaltungsarbeitsstation den Betrieb von mehreren Energieverwaltungs- & Steuereinheiten.

Bevorzugt kommuniziert die Energieverwaltungs- & Steuereinheit mit verschiedenen Knoten über einen Datenkommunikationskonzentrator, um dadurch deren aktuellen Modus der Energienutzung zu steuern.

Zusätzlich kommuniziert gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energieverwaltungs- & Steuereinheit mit verschiedenen Knoten über Steuermeldungen, welche bei den Knoten decodiert werden und zur Steuerung verwendet werden, ob dort eine Voll- oder Teilfunktionalität bereitgestellt wird.

Zusätzlich erfasst die Energieverwaltungs- & Steuereinheit, dass die Stromnetzenergie für den Energieversorgungsverteiler nicht verfügbar ist und sendet eine Steuermeldung, um die Knoten zu veranlassen, in einem Reservemodus oder Modus mit reduzierter Energie zu arbeiten.

Ferner enthält der Knoten eine wesentliche Schaltung, welche sowohl für einen Betrieb mit voller Funktionalität als auch reduzierter Funktionalität erforderlich ist, und eine nicht-wesentliche Schaltung, welche für einen Betrieb mit reduzierter Funktionalität nicht erforderlich ist.

Es wird ferner gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Aufbau eines lokalen Netzes bereitgestellt mit den Schritten der Bereitstellung eines Hubs, der Bereitstellung mehrerer Knoten, der Verbindung der mehreren Knoten mit dem Hub, um eine Datenkommunikation unter Verwendung eines Kommunikationskabels bereitzustellen, und zum Betreiben eines Energieversorgungsverteilers, um wenigstens etwas Betriebsenergie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über das Kommunikationskabel zu liefern.

Es wird auch gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Aufbau eines lokalen Netzknotens in einem lokalen Netz bereitgestellt mit den Schritten der Bereitstellung eines Hubs, der Bereitstellung mehrerer Knoten, der Verbindung der mehreren Knoten mit dem Hub, um eine Datenkommunikation unter Verwendung eines Kommunikationskabels bereitzustellen, und zum Betreiben eines Energieversorgungsverteilers, um wenigstens etwas Betriebsenergie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über den Hub zu liefern, wobei das lokale Netz eine Kommunikationsverkabelungsschnittstelle enthält, welche Energie und Daten empfängt, und getrennt Energie an einen Energieeingang des Knotens und Daten an einen Dateneingang des Knotens liefert.

Es wird auch gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Aufbau eines lokalen Netzknotens in einem lokalen Netz bereitgestellt mit den Schritten der Bereitstellung eines Hubs, der Bereitstellung mehrerer Knoten, der Verbindung der mehreren Knoten mit dem Hub, um eine Datenkommunikation unter Verwendung eines Kommunikationskabels bereitzustellen, und zum Betreiben eines Energieversorgungsverteilers, um wenigstens etwas Betriebsenergie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über die Kommunikationsverkabelung zu liefern, wobei der Energieversorgungsverteiler eine Energieverwaltungsfunktionalität enthält.

Es wird auch gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Aufbau eines lokalen Netzknotens in einem lokalen Netz bereitgestellt mit den Schritten der Bereitstellung eines Hubs, der Bereitstellung mehrerer Knoten und einer die mehreren Knoten mit einem Hub verbindenden Kommunikationsverkabelung, um eine Datenkommunikation unter dazwischen bereitzustellen, wobei der Energieversorgungsverteiler so arbeitet, dass er wenigstens etwas Betriebsenergie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über die Kommunikationsverkabelung liefert.

Es wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein System zur Verteilung von elektrischer Energie über eine Datenkommunikations-Verkabelungsinfrastruktur an eine oder mehrere elektrische Energie verbrauchende Netzvorrichtungen bereitgestellt, welches ein Datenkommunikationsverkabelungsnetz, eine Quelle elektrischer Energie, wenigstens einen mit der Quelle elektrischer Energie und mit dem Datenkommunikationsverkabelungsnetz verbundenen Energie/Daten-Kombinator, wobei der wenigstens eine Energie/Daten-Kombinator so arbeitet, dass er ein niederfrequentes Energiesignal erzeugt und in ein Datenkommunikationssignal, das aus dem Datenkommunikationsverkabelungsnetz empfangen wird so einspeist, dass er ein kombiniertes Energie/Daten-Signal erzeugt, welches anschließend an das Datenkommunikationsverkabelungsnetz ausgegeben wird, und wenigstens einen Energie/Daten-Splitter, der dafür angepasst ist, das kombinierte Energie/Daten-Signal zu empfangen und daraus das ursprüngliche Datenkommunikationssignal und das niederfrequente Energiesignal zu extrahieren und abzutrennen.

Das Datenkommunikationsnetz kann aus einem Ethernet-basierenden Local Area Network (LAN) bestehen. Der Energie/Daten-Kombinator kann als eine eigenständige Einheit in dem Local Area Network(LAN)-Hub oder in dem Local Area Network-(LAN)-Switch integriert sein.

Der Energie/Daten-Kombinator kann mehrere Eingangsanschlüsse nur für Daten und mehrere Anschlüsse für Daten plus Energie enthalten, wobei jeder Dateneingangsanschluss und Ausgangsanschluss für Daten plus Energieausgabe einen getrennten Kanal bildet. Zusätzlich ist der Energie/Daten-Kombinator dafür angepasst, elektrische Energie aus einer AC-Stromnetzsteckdose, einer nicht unterbrechbaren Stromversorgung (UPS) oder von einem anderen Energie/Daten-Kombinator zu erhalten.

Der Energie/Daten-Kombinator weist eine Einrichtung zum Filtern von Hochfrequenzstörungen und Welligkeit, zum Messen des Stroms in dem niederfrequenten Energiesignal, zum Verbinden und Trennen des niederfrequenten Energiesignals mit und von dem kombinierten Ausgangs-Energie/Daten-Signal und zum Detektieren von Zuständen ohne Last und Überlast auf den kombinierten Ausgangsenergie/Daten-Signal auf.

Das System weist ferner eine Verwaltungseinheit zum Überwachen und Beliefern der in dem Datenkommunikationsverkabelungsnetz angeordneten Energie/Daten-Kombinatoren und Energie/Daten-Splitter über das Datenkommunikationsverkabelungsnetz auf.

Der Energie/Daten-Splitter kann als eigenständige Einheit implementiert sein oder in einer Netzvorrichtung integriert sein. Der Energie/Daten-Kombinator kann einen AC/DC- oder DC/DC-Energiewandler enthalten, um das entzogene Niederfrequenzenergiesignal in eine oder mehrere Ausgangsspannungen umzuwandeln.

Es wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verteilung von elektrischer Energie über eine Datenkommunikations-Verkabelungsinfrastruktur an eine oder mehrere elektrische Energie verbrauchende Netzvorrichtungen bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte einer Erzeugung eines niederfrequenten Energiesignals aus einer Quelle elektrischer Energie, einer Einspeisung des niederfrequenten Energiesignals in ein über das Datenkommunikationsverkabelungsnetz transportiertes Datenkommunikationssignal, um so ein kombiniertes Energie/Daten-Signal zu erzeugen, des Übertragens des kombinierten Energie/Daten-Signal auf dem Datenkommunikationsverkabelungsnetz, des Empfangs des über das Datenkommunikationsverkabelungsnetz transportierten Energie/Daten-Signals und Aufsplittens des kombinierten Energie/Daten-Signals so aufweist, dass das von dem niederfrequenten Energiesignal getrennte Datenkommunikationssignal erzeugt wird.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Datenkommunikationsnetz ein Ethernet-basierendes Local Area Network (LAN).

Des Weiteren umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Quelle elektrischer Energie eine AC-Stromnetzsteckdose. Die Quelle der elektrischen Energie kann auch eine nicht unterbrechbare Stromversorgung (UPS) umfassen.

Zusätzlich umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Verfahren die Schritte: Filtern von Hochfrequenzstörungen und Welligkeit aus dem niederfrequenten Energiesignal, Messen des Stroms in dem niederfrequenten Energiesignal, Verbinden und Trennen des niederfrequenten Energiesignals mit dem und von dem kombinierten Ausgangs-Energie/Daten-Signal, Detektieren von Zuständen ohne Last und Überlast auf dem kombinierten Ausgangsenergie/Daten-Signal und Umwandeln des entzogenen Niederfrequenzenergiesignals in eine oder mehrere Ausgangsspannungen.

Es wird ferner gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein System zur Verteilung elektrischer Energie über eine Datenkommunikationsverkabelungs-Infrastruktur an eine oder mehrere elektrische Energie verbrauchende Netzeinrichtungen bereitgestellt, welches ein Datenkommunikationsverkabelungsnetz, eine Quelle elektrischer Energie, eine Energieversorgungseinrichtung zum Erzeugen eines niederfrequenten Energiesignals aus der Quelle elektrischer Energie, eine mit dem Datenkommunikationsverkabelungsnetz verbundene Kombinatoreinrichtung, wobei die Kombinatoreinrichtung zum Einspeisen des niederfrequenten Energiesignals auf ein Datenkommunikationssignal dient, das über das Datenkommunikationsverkabelungsnetz übertragen wird, um so ein kombiniertes Energie/Daten-Signal zu erzeugen, eine Regeleinrichtung zum Regeln der Einspeisung des niederfrequenten Energiesignals auf das Datenkommunikationssignal, wobei die Regelung das Beenden der Einspeisung des niederfrequenten Energiesignals und die Begrenzung von dessen Stroms beinhaltet, aber nicht darauf beschränkt ist, und eine Extraktionseinrichtung zum Extrahieren des niederfrequenten Energiesignals aus dem kombinierten Energie/Daten-Signal und zum Ausgeben des ursprünglichen Datenkommunikationssignals und des niederfrequenten Energiesignals enthält.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Datenkommunikationsnetz ein Ethernet-basierendes Local Area Network (LAN).

Des Weiteren ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energieversorgungseinrichtung dafür angepasst, elektrische Energie aus einer AC-Stromnetzdose zu empfangen. Die Energieversorgungseinrichtung kann auch dafür angepasst sein, elektrische Energie aus einer nicht unterbrechbaren Stromversorgung (UPS) aufzunehmen.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung Einrichtungen zum Filtern von Hochfrequenzstörungen und Welligkeit.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Regelvorrichtung eine Einrichtung zum Messen des Stroms in dem niederfrequenten Energiesignal.

Zusätzlich enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Regelvorrichtung eine Einrichtung zum Detektieren von Zuständen ohne Last und Überlast in dem kombinierten Ausgangs-Energie/Daten-Signal.

Des Weiteren enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das System eine Verwaltungseinheit, um die in dem Datenkommunikationsverkabelungsnetz angeordneten Energie/Daten-Kombinatoren und Energie/Daten-Splitter über das Datenkommunikationsverkabelungsnetz zu überwachen und zu versorgen.

Ferner enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Extraktionsvorrichtung einen AC/DC-Energiewandler, um das entzogene niederfrequente Energiesignal in eine oder mehrere Ausgangsspannungen umzuwandeln.

Außerdem enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Extraktionsvorrichtung einen DC/DC-Energiewandler, um das entzogene niederfrequente Energiesignal in eine oder mehrere Ausgangsspannungen umzuwandeln.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verständlicher und deutlicher.

In den Zeichnungen ist bzw. sind:

1A und 1B vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen von zwei alternativen Ausführungsformen eines lokales Netzes, das eine Energieversorgung enthält, die so betreibbar ist, dass sie elektrische Energie an Knoten eines lokalen Netzes über eine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaute und betreibbare Kommunikationsverkabelung liefert;

2A und 2B vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen von zwei alternativen Ausführungsformen eines lokales Netzes, das eine Energieversorgung enthält, die so betreibbar ist, dass sie elektrische Energie an Knoten eines lokalen Netzes über eine gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaute und betreibbare Kommunikationsverkabelung liefert;

3A und 3B vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen von Hubs, die in den Ausführungsformen der 1A bzw. 1B nützlich sind;

4A und 4B vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen von Hubs und Energieversorgungs-Subsystemen, die in den Ausführungsformen der 2A und 2B nützlich sind;

5 eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung einer intelligenten Energiezuordnungs- und Berichtsschaltung, die in den Ausführungsformen der 3A, 3B, 4A und 4A nützlich ist.

6 eine vereinfachte schematische Darstellung der Ausführungsform von 5;

7A und 7B vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen von LAN-Knotenschnittstellenschaltungen, die in den Ausführungsformen der 1A und 2A bzw. 1B und 2B nützlich sind;

8A8G vereinfachte Blockdiagramm- und Schaltbilddarstellungen von verschiedenen Ausführungsformen eines in den Ausführungsformen der 3A und 4A nützlichen Kombinators;

9A9G vereinfachte Blockdiagramm- und Schaltbilddarstellungen von verschiedenen Ausführungsformen eines in den Ausführungsformen der 1A, 2A und 7A nützlichen Kombinators;

10A und 10B vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen von zwei alternativen Ausführungsformen eines Kommunikationsnetzes, das eine Energieversorgung und Verwaltung über eine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebauten und betreibbaren Kommunikationsverkabelung enthält;

11A und 11B vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen von zwei alternativen Ausführungsformen eines lokalen Netzes, das eine Energieversorgungs- und Verwaltungseinheit enthält, die so betreibbar ist, dass sie elektrische Energie an lokale Netzknoten über eine Kommunikationsverkabelung liefert;

12A und 12B vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen eines in den Ausführungsformen der 10A und 10B nützlichen Hubs;

13A und 13B vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen eines in den Ausführungsformen der 11A und 11B nützlichen Hubs und einer Energieversorgung und Verwaltungs-Subsystem;

14A und 14B vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen von zwei in den Ausführungsformen der 10A, 10B, 11A und 11B nützlichen Knotenkonfigurationen;

15 eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung einer Knotenkonfiguration, welche in 14A und 14B dargestellte Merkmale kombiniert;

16 ein verallgemeinertes Flussdiagramm; das Energieverwaltung sowohl im normalen Betrieb als auch in Betriebsmodi mit reduzierter Energie der Netze der 10A, 10B, 11A und 11B darstellt;

17 ein verallgemeinertes Flussdiagramm, das einen Schritt in dem Flussdiagramm von 16 darstellt;

18A und 18B zusammen ein verallgemeinertes Flussdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform der Abfrage und Anfangsenergieversorgungs-Funktionalität darstellt, welche in 17 auftritt;

19A, 19B, 19C und 19D verallgemeinerte Flussdiagramme, welche jeweils einen möglichen Mechanismus für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität in einem Schritt unfreiwilliger Energieverwaltung in dem Flussdiagramm von 16 darstellen;

20A, 20B, 20C und 20D verallgemeinerte Flussdiagramme, welche jeweils einen möglichen Mechanismus für einen Betrieb mit voller oder reduzierter Funktionalität in einem Schritt unfreiwilliger Energieverwaltung in dem Flussdiagramm von 16 darstellen;

21A, 21B, 21C und 21D verallgemeinerte Flussdiagramme, welche jeweils einen möglichen Mechanismus für einen Knoten-initiierten Schlafmodusbetrieb in einem Schritt freiwilliger Energieverwaltung von 16 darstellen;

22A, 22B, 22C und 22D verallgemeinerte Flussdiagramme, welche jeweils einen möglichen Mechanismus für einen Hub-initiierten Schlafmodusbetrieb in einem Schritt freiwilliger Energieverwaltung von 16 darstellen;

23A, 23B, 23C und 23D verallgemeinerte Flussdiagramme, welche jeweils einen möglichen Mechanismus für einen priorisierten Betrieb unter voller oder keiner Funktionalität in einem Schritt freiwilliger Energieverwaltung von 16 darstellen;

24A, 24B, 24C und 24D verallgemeinerte Flussdiagramme, welche jeweils einen möglichen Mechanismus für einen priorisierten Betrieb unter voller oder reduzierter Funktionalität in einem Schritt freiwilliger Energieverwaltung von 16 darstellen;

25 eine Blockdiagrammdarstellung eines herkömmlichen Datenkommunikationsnetzes, in welchem Netzvorrichtungen mit der AC-Stromnetzenergieversorgung verbunden sind;

26A und 26B eine Blockschaltbilddarstellung eines gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Beispieldatenkommunikationssystems ist, wobei Netzvorrichtungen ihre elektrische Verbindungsfähigkeit und Daten-Verbindungsfähigkeit über dasselbe Kabel erhalten;

27 eine Blockdiagrammdarstellung, die eine Energie/Daten-Kombinatoreinheit darstellt, um elektrische Energie in die Datenkommunikations-Infrastruktur einzugeben; und

28 eine Blockdiagrammdarstellung, die eine Energie/Daten-Splittereinheit zum Abtrennen elektrischer Energie aus der Datenkommunikations-Infrastruktur enthält.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Es wird nun auf 1A Bezug genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines lokales Netzes ist, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist. Wie es in 1A zu sehen ist, wird ein lokales Netz (LAN) bereitgestellt, das einen Hub 10 aufweist, welcher über eine Verkabelung 11, bevorzugt ein strukturiertes Verkabelungssystem, mit mehreren LAN-Knoten, wie z.B. einem Desktop-Computer 12, einer Web-Kamera 14, einem Faxgerät 16, einem auch als IP-Telefon 18 bekannten LAN-Telefon, einem Computer 20 und einem Server 22 verbunden ist.

Die Verkabelung 11 ist bevorzugt eine herkömmliche LAN-Verkabelung mit vier Paaren verdrillter Kupferdrähte, die unter einem gemeinsamen Mantel zusammengefasst sind. In der Ausführungsform von 1A wird, wie es hierin nachstehend beschrieben wird, wenigstens eines von den Paaren der verdrillten Kupferdrähte zur Übertragung sowohl von Daten als auch elektrischer Energie zu den Knoten des Netzes verwendet. Typischerweise werden zwei derartige Paare zum Übertragen sowohl von Daten als auch elektrischer Energie über jede Leitung verwendet, die einen Hub mit jedem Knoten verbindet, während ein derartiges Paar nur Daten transportiert, und ein viertes Paar in Reserve gehalten wird, und weder Daten noch Energie überträgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Energieversorgungs-Subsystem 30 bereitgestellt, welches so arbeitet, dass es wenigstens etwas Betriebs- oder Reserveenergie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über den Hub 10 und die den Hub mit den verschiedenen LAN-Knoten verbindende Kommunikationsverkabelung liefert.

In der dargestellten Ausführungsform von 1A ist das Subsystem 30 innerhalb des Hubs 10 angeordnet und enthält eine Energieversorgung 32, welche Betriebsenergie und/oder Reserveenergie für verschiedene LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung liefert. Die Kommunikationsverkabelung verbindet einen LAN-Switch 34 über einen Kombinator 36 mit den verschiedenen LAN-Knoten. Der Kombinator speist elektrische Energie aus der Energieversorgung 32 in die Kommunikationsverkabelung für wenigstens einige von den LAN-Knoten ein. Bidirektionale Datenkommunikationen aus dem LAN-Switch 34 passieren den Kombinator 36 im Wesentlichen ohne Beeinflussung.

Man kann sehen, dass die Kommunikationsverkabelung 11 von dem Hub 10 zu dem Desktop-Computer 12, Faxgerät 16 und Computer 20 sowohl Daten als auch Reserveenergie liefert, während die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 10 zu der Hub-Kamera 14 und dem LAN-Telefon 18 sowohl Daten als auch Betriebsenergie liefert, und die Kommunikationsverkabelung von dem Hub an den Server 22 nur Daten in einer typischen LAN-Anordnung liefert, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist.

Es ist ein besonderes Merkmal der Ausführungsform von 1A, dass sowohl Daten als auch Energie über dasselbe verdrillte Kupferpaar transportiert werden.

Man wird erkennen, dass jeder von den LAN-Knoten 1220, welche Energie über die Kommunikationsverkabelung empfangen, einen Separator enthält, um die elektrische Energie von den Daten abzutrennen. In der dargestellten Ausführungsform von 1A sind die Separatoren typischerweise in den entsprechenden Knoten enthalten und sind nicht getrennt bezeichnet, während andererseits erkennbar ist, dass alternativ diskrete Separatoren verwendet werden könnten.

Es wird nun auf 1B Bezug genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebauten und betreibbaren Netzes ist. Wie es in 1B zu sehen ist, wird ein lokales Netz (LAN) mit einem Hub 60 bereitgestellt, welcher über eine Verkabelung 61, bevorzugt ein strukturiertes Verkabelungssystem mit mehreren LAN-Knoten, wie z.B. einem Desktop-Computer 62, einer Web-Kamera 64, einem Faxgerät 66, einem auch als IP-Telefon 68 bekannten LAN-Telefon, einem Computer 70 und einem Server 72 verbunden ist.

Die Verkabelung 61 ist bevorzugt eine herkömmliche LAN-Verkabelung mit vier Paaren verdrillter Kupferdrähte, die unter einem gemeinsamen Mantel zusammengefasst sind. In der Ausführungsform von 1B wird im Gegensatz zu der vorstehend unter Bezugnahme auf 1A beschriebenen Anordnung, und wie es hierin nachstehend beschrieben wird, wenigstens eines von den Paaren der verdrillten Kupferdrähte nur für die Übertragung von elektrischer Energie zu den Knoten des Netzes verwendet, und wenigstens eines von den Paaren der verdrillten Kupferdrähte wird nur für die Übertragung von Daten verwendet. Typischerweise werden zwei derartige Paare nur für die Übertragung von Daten verwendet und zwei derartige Paare werden nur für die Lieferung elektrischer Energie über die einen Hub mit jedem Knoten verbindende Leitung verwendet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Energieversorgungs-Subsystem 80 bereitgestellt, welches so arbeitet, dass es wenigstens etwas Betriebs- oder Reserveenergie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über den Hub 60 und die Kommunikationsverkabelung 61, die den Hub mit den verschiedenen LAN-Knoten verbindet, liefert.

In der in 1B dargestellten Ausführungsform ist das Subsystem 80 innerhalb des Hubs 60 angeordnet und enthält eine Energieversorgung 82, welche Betriebsenergie und/oder Reserveenergie an die verschiedenen LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung liefert. Die Kommunikationsverkabelung verbindet einen LAN-Switch 84 über eine Energieversorgungsschnittstelle 86 mit den verschiedenen LAN-Knoten. Die Energieversorgungsschnittstelle 86 verteilt elektrische Energie aus der Energieversorgung 82 über verdrillte Paare der Kommunikationsverkabelung 61, welche nicht für den Transport von Daten verwendet werden, an wenigstens einige von den LAN-Knoten. Bidirektionale Datenübertragungen aus dem LAN-Switch 84 passieren die Energieversorgungsschnittstelle 86 im Wesentlichen ohne Beeinflussung.

Es ist zu sehen, dass die Kommunikationsverkabelung 61 von dem Hub 60 zu dem Desktop-Computer 62, dem Faxgerät 66 und dem Computer 70 sowohl Daten als auch Reserveenergie über getrennte verdrillte Paare liefert, während die Kommunikationsverkabelung 61 von dem Hub 60 zu der Hub-Kamera 64 und dem LAN-Telefon 68 sowohl Daten als auch Betriebsenergie über getrennte verdrillte Paare überträgt, und die Kommunikationsverkabelung 61 von dem Hub 60 zu dem Server 72 nur Daten in einer typischen LAN-Anordnung überträgt, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist.

Es ist ein spezielles Merkmal der Ausführungsform von 1B, dass Daten und Energie auf getrennten verdrillten Kupferpaaren jeder Kommunikationsverkabelungsleitung transportiert werden.

Man erkennt, dass jeder von den LAN-Knoten 6270, welcher Energie über die Kommunikationsverkabelung 61 empfängt, einen Verbinder enthält, um die verdrillten Paare, die elektrische Energie an eine Knotenstromversorgung liefern, zu verbinden, und um getrennt die verdrillten Paare, die Daten an einen Dateneingang des Knotens liefern, zu verbinden. In der dargestellten Ausführungsform von 1B sind die Verbinder typischerweise innerhalb der entsprechenden Knoten und sind nicht getrennt bezeichnet, da man erkennt, dass alternativ diskrete Verbinder verwendet werden können.

Man erkennt, dass 1A und 1B zwei Ausführungsformen eines Systems darstellen, das elektrische Energie an mehrere LAN-Knoten über einen Hub und eine Kommunikationsverkabelung liefert, die den Hub mit verschiedenen LAN-Knoten verbindet. Weitere zwei Ausführungsformen eines Systems, welche elektrische Energie an mehrere LAN-Knoten über einen Hub und eine Kommunikationsverkabelung liefern, die den Hub mit den verschiedenen LAN-Knoten verbinden, sind in 2A und 2B dargestellt. 2A und 2B stellen ein lokales Netz mit einer Energieversorgung dar, die so betreibbar ist, dass sie elektrische Energie an lokale Netzknoten über eine Kommunikationsverkabelung liefert.

In der dargestellten Ausführungsform von 2A liefert ein herkömmlicher Hub 100 keine elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung 101 und ein Energieversorgungs-Subsystem 130 ist außerhalb des Hubs 100 angeordnet und enthält eine Energieversorgung 132, welche Betriebsenergie und/oder Reserveenergie an verschiedene LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung 101 liefert. Die Kommunikationsverkabelung verbindet einen LAN-Switch 134 des konventionellen Hubs 100 mit einem Kombinator 136 in einem Energieversorgungs-Subsystem 130 und verbindet den Kombinator mit den verschiedenen LAN-Knoten. Der Kombinator 136 liefert elektrische Energie aus der Energieversorgung 132 über die Kommunikationsverkabelung an wenigstens einige von den LAN-Knoten. Die bidirektionale Datenübertragung aus dem LAN-Switch 134 passiert den Kombinator 136 im Wesentlichen ohne Beeinflussung.

Die Verkabelung 101 ist bevorzugt eine herkömmliche LAN-Verkabelung mit vier Paaren verdrillter Kupferdrähte, die unter einem gemeinsamen Mantel zusammengefasst sind. In der Ausführungsform von 2A wird, wie es hierin nachstehend beschrieben wird, wenigstens eines von den Paaren der verdrillten Kupferdrähte zum Übertragen sowohl von Daten als auch elektrischer Energie an die Knoten des Netzes verwendet. Typischerweise werden zwei derartige Knoten für die Übertragung sowohl von Daten als auch elektrischer Energie über jede das Energieversorgungs-Subsystem 130 mit jedem Knoten verbindende Leitung übertragen, während ein derartiges Paar nur Daten transportiert und ein viertes Paar in Reserve gehalten wird und weder Daten noch Energie transportiert.

Man sieht, dass die Kommunikationsverkabelung 101 aus dem Energieversorgungs-Subsystem 130 zu dem Desktop-Computer 112, Faxgerät 116 und Computer 120 sowohl Daten als auch Reserveenergie transportiert, während die Kommunikationsverkabelung aus dem Energieversorgungs-Subsystem 130 zu der Hub-Kamera 114 und dem LAN-Telefon 118 sowohl Daten als auch Betriebsenergie überträgt, und die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 100 an den Server 122 nur Daten überträgt, und das Subsystem 130 in einer typischen LAN-Anordnung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist, passieren kann, aber nicht muss.

Es ist ein besonderes Merkmal der Ausführungsform von 2A, dass sowohl Daten als auch Energie auf demselben verdrillten Kupferpaar transportiert werden.

In der dargestellten Ausführungsform von 2A ist jeder von den LAN-Knoten 112120, welcher Energie empfängt, mit einem externen Separator zum Abtrennen der Daten von der über die Kommunikationsverkabelung eingespeisten elektrischen Energie versehen. Die den entsprechenden Knoten 112120 zugeordnet externen Separatoren sind mit entsprechenden Bezugszeichen 142149 bezeichnet. Jeder derartige Separator besitzt einen Kommunikationsverkabelungseingang und getrennte Daten-Energieausgänge. Man erkennt, dass einige oder alle von den Knoten 112120 alternativ mit internen Separatoren versehen sein können, und dass einige oder alle Knoten 112120 mit externen Separatoren versehen sein können.

Man erkennt, dass zusätzlich zu den hierin vorstehend beschriebenen LAN-Knoten die vorliegende Erfindung mit beliebigen anderen geeigneten Knoten nützlich ist, wie z.B. drahtlose LAN-Zugangspunkten, Notbeleuchtungssystemelementen, Durchsagelautsprechern, CCTV-Kameras, Alarmsensoren, Türüberwachungssensoren, Zugangssteuereinheiten, Laptop-Computern, Netzelementen, wie z.B. Hubs, Switches und Routern, Monitoren und Speicherreserveeinheiten für PCs und Arbeitsstationen.

In der dargestellten Ausführungsform von 2B liefert ein herkömmlicher Hub 150 keine elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung 151 und ein Energieversorgungs-Subsystem 180 ist außerhalb des Hubs 150 angeordnet und enthält eine Energieversorgung 182, welche Betriebsenergie und/oder Reserveenergie an verschiedene LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung 151 liefert. Die Kommunikationsverkabelung verbindet einen LAN-Switch 184 eines herkömmlichen Hubs 150 mit einer Energieversorgungsschnittstelle 186 in einem Energieversorgungs-Subsystem 180 und verbindet die Energieversorgungsschnittstelle 186 mit den verschiedenen LAN-Knoten. Die Energieversorgungs-Schnittstelle verteilt elektrische Energie aus der Energieversorgung 182 über die Kommunikationsverkabelung an wenigstens einige von den LAN-Knoten. Eine bidirektionale Datenübertragung aus dem LAN-Switch 184 passiert die Energieversorgungsschnittstelle 186 im Wesentlichen ohne Beeinflussung.

Die Verkabelung 151 ist bevorzugt eine herkömmliche LAN-Verkabelung mit vier Paaren verdrillter Kupferdrähte, die unter einem gemeinsamen Mantel zusammengefasst sind. In der Ausführungsform von 2B wird im Gegensatz zu der vorstehend unter Bezugnahme auf 2A beschriebenen Anordnung, und wie es hierin nachstehend beschrieben wird, wenigstens eines von den Paaren der verdrillten Kupferdrähte nur für die Übertragung elektrischer Energie an die Knoten des Netzes und wenigstens eines von den Paaren der verdrillten Kupferdrähte nur für die Übertragung von Daten verwendet. Typischerweise werden zwei derartige Paare nur zur Übertragung von Daten und zwei derartige Paare nur zum Übertragen von elektrischer Energie über jede Leitung, die einen Hub mit jedem Knoten verbindet, verwendet.

Man sieht, dass die Kommunikationsverkabelung 151 von dem Hub 150 zu dem Desktop-Computer 162, dem Faxgerät 166, und dem Computer 170 sowohl Daten als auch Reserveenergie transportiert, während die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 150 zu der Hub-Kamera 164 und dem LAN-Telefon 168 sowohl Daten als auch Betriebsenergie transportiert, und die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 150 zu dem Server 172 nur Daten transportiert, und das Subsystem 180 in einer typischen LAN-Umgebung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist, passieren kann, aber nicht muss.

Es ist ein spezielles Merkmal der Ausführungsform von 2B, dass die Daten und die Energie auf getrennten verdrillen Kupferpaaren in jeder Kommunikationsverkabelungsleitung transportiert werden.

In der dargestellten Ausführungsform von 2B ist jeder von den LAN-Knoten 162170, welcher Energie empfängt, mit einem externen Verbinder versehen, um getrennt Daten und elektrische Energie aus der Kommunikationsverkabelung zu liefern. Die den entsprechenden Knoten 162170 zugeordneten externen Verbinder sind durch entsprechende Bezugszeichen 192199 bezeichnet. Jeder von derartigen Verbindern besitzt einen Kommunikationsverkabelungseingang und getrennte Daten- und Energieausgänge. Man wird erkennen, dass einige oder alle von den Knoten 162170 alternativ mit internen Verbindern versehen sein können, und dass einige oder alle von den Knoten 162170 mit externen Verbindern versehen sein können.

Man erkennt, dass zusätzlich zu den hierin vorstehend beschriebenen LAN-Knoten die vorliegende Erfindung mit beliebigen anderen geeigneten Knoten nützlich ist, wie z.B. drahtlose LAN-Zugangspunkten, Notbeleuchtungssystemelementen, Durchsagelautsprechern, CCTV-Kameras, Alarmsensoren, Türüberwachungssensoren, Zugangssteuereinheiten, Laptop-Computern, Netzelementen, wie z.B. Hubs, Switches und Routern, Monitoren und Speicherreserveeinheiten für PCs und Arbeitsstationen.

Es wird nun auf 3A Bezug genommen, welches eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines Hubs, wie z.B. eines Hubs 10 ist, der in der Ausführungsform von 1A nützlich ist. Der Hub 10 weist bevorzugt einen herkömmlichen, kommerziell erhältlichen LAN-Switch 34 auf, welcher als ein Datenkommunikations-Switch/Repeater arbeitet und mit dem Kombinator 36 verbunden ist. Der Kombinator 36 weist typischerweise mehrere Koppler 220 auf, wovon jeder über ein Filter 222 mit einer intelligenten Energiezuordnungs- und Berichtsschaltung (SPEAR) 224 verbunden ist. Jede SPEAR 224 ist mit einer Energieversorgung 32 für die Aufnahme elektrischer Energie daraus verbunden. Man erkennt, dass die Energieversorgung 32 physisch außerhalb des Hubs 10 angeordnet sein kann. Die Energieversorgung 32 kann mit einer Energieausfall-Reserveeinrichtung, wie z.B. einer Batterieverbindung ausgestattet sein.

Jeder Koppler 220 besitzt zwei Anschlüsse, wovon einer bevorzugt mit einem Anschluss des LAN-Switch 34 verbunden ist und der andere davon über eine Kommunikationsverkabelung mit einem LAN-Knoten verbunden ist.

Die Koppler 220 arbeiten bevorzugt so, dass sie elektrische Energie in die Kommunikationsverkabelung im Wesentlichen ohne Beeinflussung der Datenkommunikation darüber einspeisen.

Filter 222 arbeiten bevorzugt so, dass sie eine unerwünschte Kopplung zwischen den Anschlüsse und den Paaren, die üblicherweise als "Übersprechen" bekannt ist, vermeiden, und verhindern, dass Beeinflussungen aus der Energieversorgung 32 die Kommunikationsverkabelung erreichen. Alternative Filter 222 müssen nicht vorgesehen sein.

Ein zentrales Verwaltungs- und Steuersystem 226, das typischerweise in einem Mikrocontroller verkörpert ist, steuert bevorzugt den Betrieb der Energieversorgung 32, des LAN-Switch 34, der Koppler 220, der Filter 222 und der SPEARs 224.

Es wird nun Bezug auf 3B genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines Hubs, wie z.B. eines Hubs 60 ist, der in der Ausführungsform von 1B nützlich ist. Der Hub 60 weist bevorzugt einen herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Switch 84 auf, welcher als Datenkommunikations-Switch 60/Repeater arbeitet und mit der Energieversorgungsschnittstelle 86 verbunden ist. Die Energieversorgungsschnittstelle 86 weist typischerweise mehrere Filter 272 auf, welche jeweils mit einer intelligenten Energiezuweisungs- und Berichtsschaltung (SPEAR) 274 verbunden sind. Jede SPEAR 274 ist mit der Energieversorgung 82 verbunden, um daraus elektrische Energie aufzunehmen. Man erkennt, dass die Energieversorgung 82 physisch außerhalb des Hubs 60 angeordnet sein kann. Die Energieversorgung 82 kann mit einer Energieausfall-Reserveeinrichtung, wie z.B. einer Batterieverbindung versehen sein.

Die Filter 272 arbeiten bevorzugt so, dass sie eine unerwünschte Kopplung zwischen den Anschlüssen, die üblicherweise als "Übersprechen" bekannt ist, vermeiden, und verhindern, dass Beeinflussungen aus der Energieversorgung 32 die Kommunikationsverkabelung erreichen.

Ein zentrales Verwaltungs- und Steuersystem 276, das typischerweise in einem Mikrocontroller verkörpert ist, steuert bevorzugt den Betrieb der Energieversorgung 82, des LAN-Switch 84, der Koppler 220, der Filter 272 und der SPEARs 274.

Es ist zu sehen, dass in der Ausführungsform von 3B keine Koppler vorgesehen sind, da Energie und Daten über getrennte verdrillte Paare übertragen werden. Die auf den Leitern über die Energieversorgungsschnittstelle transportierten Daten bleiben im Wesentlichen durch den Betrieb der Energieversorgungsschnittstelle unbeeinflusst.

Es wird nun auf 4A Bezug genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines Hubs 100 und des Energieversorgungs-Subsystems 130 ist, das in der Ausführungsform von 2A verwendet wird. Der Hub 100 enthält bevorzugt einen herkömmlichen, kommerziell erhältlichen LAN-Switch 134, welcher als ein Daten-Kommunikations-Switch/Repeater funktioniert und mit dem einen Teil des Energieversorgungs-Subsystems 130 bildenden Kombinator 136 verbunden ist. Der Kombinator 136 weist typischerweise mehrere Koppler 320 auf, wovon jeder über ein Filter 322 mit einer intelligenten Energiezuordnungs- und Berichtsschaltung (SPEAR) 324 verbunden ist. Jede SPEAR 324 ist mit der Energieversorgung 132 (2A) für die Aufnahme von elektrischer Energie daraus verbunden. Man erkennt, dass die Energieversorgung 132 physisch außerhalb des Energieversorgungs-Subsystems 130 angeordnet sein kann. Die Energieversorgung 132 kann mit einer Energieausfall-Reserveeinrichtung, wie z.B. einer Batterieverbindung versehen sein.

Jeder Koppler 320 besitzt zwei Anschlüsse, wovon einer bevorzugt mit einem Anschluss des LAN-Switch 134 verbunden ist und der andere davon bevorzugt über eine Kommunikationsverkabelung mit einem LAN-Knoten verbunden ist.

Die Koppler 320 arbeiten bevorzugt so, dass sie die elektrische Energie in die Kommunikationsverkabelung ohne Beeinflussung der Datenkommunikation darin einspeisen.

Die Filter 322 arbeiten so, dass sie eine unerwünschte Kopplung zwischen Anschlüssen und Kopplung zwischen Paaren, üblicherweise als "Übersprechen" bekannt, verhindern und verhindern, dass eine Störung aus der Energieversorgung 132 die Kommunikationsverkabelung erreicht.

Ein zentrales Verwaltungs- und Steuersystem 326, das typischerweise in einem Mikrocontroller verkörpert ist, steuert bevorzugt den Betrieb der Energieversorgung 132, der Koppler 320, der Filter 322 und der SPEARs 324.

Es wird nun auf 4B Bezug genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines Hubs 150 und des Energieversorgungs-Subsystems 180 ist, das in der Ausführungsform von 2B verwendet wird. Der Hub 150 enthält bevorzugt einen herkömmlichen, kommerziell erhältlichen LAN-Switch 184, welcher als ein Daten-Kommunikations-Switch/Repeater funktioniert und mit einem einen Teil des Energieversorgungs-Subsystems 180 bildenden Energieversorgungsschnittstelle 186 verbunden ist. Die Energieversorgungsschnittstelle 186 weist typischerweise mehrere Filter 372 auf, wovon jeder mit einer intelligenten Energiezuordnungs- und Berichtsschaltung (SPEAR) 324 verbunden ist. Jede SPEAR 374 ist mit der Energieversorgung 182 (2B) für die Aufnahme von elektrischer Energie daraus verbunden. Man erkennt, dass die Energieversorgung 182 physisch außerhalb des Energieversorgungs-Subsystems 182 angeordnet sein kann. Die Energieversorgung 182 kann mit einer Energieausfall-Reserveeinrichtung, wie z.B. einer Batterieverbindung versehen sein.

Die Filter 372 arbeiten so, dass sie eine unerwünschte Kopplung zwischen Anschlüssen und Kopplung zwischen Paaren, üblicherweise als "Übersprechen" bekannt, verhindern und verhindern, dass eine Störung aus der Energieversorgung 182 die Kommunikationsverkabelung erreicht.

Ein zentrales Verwaltungs- und Steuersystem 376, das typischerweise in einem Mikrocontroller verkörpert ist, steuert bevorzugt den Betrieb der Energieversorgung 182, der Filter 372 und der SPEARs 374.

Es ist zu sehen, dass in der Ausführungsform von 4B keine Koppler vorgesehen sind, da Energie und Daten über getrennte verdrillte Paare übertragen werden. Die auf den Leitern über die Energieversorgungsschnittstelle transportierten Daten bleiben im Wesentlichen durch den Betrieb der Energieversorgungsschnittstelle unbeeinflusst.

Man erkennt, dass die Energieversorgung 32 (3A), Energieversorgung 82 (3B), Energieversorgung 132 (4A) und Energieversorgung 182 (4B) Ausgangsenergie an die SPEARs 224 (3A), SPEARs 274 (3B), 324 (4A) bzw. 374 (4B), jeweils über ein Paar von Leitern liefern, wovon einer als positiver Leiter bezeichnet und mit (+) dargestellt wird, und der andere davon als ein negativer Leiter bezeichnet und mit (–) dargestellt wird. Die an die entsprechenden positiven und negativen Leiter angelegten Spannungen werden entsprechend als +Vin und –Vin bezeichnet. Die Differenz dazwischen wird als Vin bezeichnet.

Es wird auf 5 Bezug genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung einer intelligenten Energiezuordnungs- und Berichtsschaltung (SPEAR) 400 ist, die insbesondere in den Ausführungsformen von 3A, 3B und 4A, 4B nützlich ist, wenn Gleichstrom in die Kommunikationsverkabelung eingespeist wird.

Die SPEAR 400 weist bevorzugt einen Stromsensor 402 auf, welcher eine Eingangsspannung +Vin aus der Energieversorgung empfängt und ein Signal erzeugt, welches proportional zu dem durchfließenden Strom ist. Ein aus der Energieversorgung 32 (3A), 82 (3B), 132 (4A) oder 182 (4B) empfangenes Spannungseingangssignal –Vin liefert ein Spannungsausgangssignal –Vout, welches typischerweise gegenüber dem Spannungseingangssignal –Vin unverändert ist.

Das Ausgangssignal des Stromsensors 402 wird mehreren Komparatoren 404 zugeführt, welche auch entsprechende Bezugsspannungen Vref aus entsprechenden programmierbaren Bezugsspannungsquellen 406, welche typischerweise als A/D-Wandler implementiert sind, empfangen. Die programmierbaren Bezugsspannungsquellen 406 empfangen Steuereingangssignale aus Verwaltungs- & Steuerschaltungen 226 (3A), 276 (3B), 326 (4A) und 376 (4B) bevorzugt über einen Bus 407. Alternativ müssen die Spannungsquellen 406 nicht programmierbar sein.

Die Ausgangssignale der Komparatoren 404 werden einem Strombegrenzer und einem Schalter 408 zugeführt, welcher eine Eingangsspannung Vin über den Stromsensor 402 empfängt und ein strombegrenztes Spannungsausgangssignal Vout liefert. Die Ausgangsspannungen +Vout und –Vout werden als Eingangssignale an einen A/D-Wandler 409 geliefert, welcher eine digitale Anzeige von Vout, welche die Differenz zwischen +Vout und –Vout ist, an die Verwaltungs- & Steuerschaltungen 226 (3A), 276 (3B), 326 (4A) und 376 (4B) bevorzugt über den Bus 407 ausgibt. Die Ausgangssignale der Komparatoren 404 werden an die Verwaltungs- & Steuerschaltungen 226 (3A), 276 (3B), 326 (4A) und 376 (4B) bevorzugt über den Bus 407 geliefert, um als Überwachungseingangssignale zu dienen, die Information bezüglich des durch die SPEAR fließenden Gleichstrom liefern.

Die Ausgangssignale von einigen der Komparatoren 404 werden direkt an den Strombegrenzer und Schalter 408 geliefert, während die Ausgangssignale von anderen Komparatoren 404 daran über einen Zeitgeber 410 und ein Flipflop 412 geliefert werden. Die Komparatoren, deren Ausgangssignale direkt an den Strombegrenzungsschalter 408 geliefert werden, erzeugen eine Zwischenstrombegrenzung bei einem relativ hohen Schwellenwert, während die Komparatoren, deren Ausgangssignale an den Strombegrenzungsschalter 408über den Zeitgeber 410 und das Flipflop 412 geliefert werden, eine verzögerte Stromabschaltung bei einem relativ niedrigen Schwellenwert erzeugen.

Das Flipflop 412 reagiert auf externe Eingangssignale, welche eine Fernsteuerung des Betriebs des Strombegrenzers und des Schalters 408 durch die Verwaltungs- & Steuerschaltungen 226 (3A), 276 (3B), 326 (4A) und 376 (4B) über den Bus 407 freigeben.

Man erkennt, dass die vorstehend beschriebene SPEAR-Schaltung auch auf dem negativen Leiter betrieben werden kann. In einem derartigen Falle würde ein Kurz-Leiter zwischen Vin und Vout angeschlossen werden.

Man erkennt ferner, dass die Komponenten der SPEAR auch in einer alternativen Sequenz organisiert sein können.

Es wird nun auf 6 Bezug genommen, welche eine vereinfachte Schaltbilddarstellung einer bevorzugten Implementation der Ausführungsform von 5 ist. Da identische Bezugszeichen in beiden 5 und 6 verwendet werden, glaubt man, dass die Schaltbilddarstellung von 6 selbst erläuternd ist, und daher der Kürze wegen keine zusätzliche Textbeschreibung davon hier bereitgestellt wird.

Es wird nun auf 7A Bezug genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung einer LAN-Knoten-Schnittstellenschaltung ist, die in den Ausführungsformen von 1A und 2A beispielsweise für externe Separatoren 142149 nützlich ist. Man erkennt, dass die Schaltung von 7A alternativ in die LAN-Knoten eingebaut sein kann, wie es beispielsweise in 1A dargestellt ist.

7A stellt typische Bestandsteilelemente eines Netzknotens 500 dar, welcher einen Datensendeempfänger 502, eine über das Stromnetz gespeiste Energieversorgung 504 und verschiedene andere Elemente 506 in Abhängigkeit von der Funktionalität des Knotens enthält. Die Schnittstellenschaltung weist typischerweise einen Separator 508 auf, welcher so arbeitet, dass er Daten und elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung empfängt, und ein Datenausgangssignal an den Datensendeempfänger 502 und ein getrenntes Energieausgangssignal an eine über das Kommunikationskabel gespeiste Energieversorgung 510 liefert, welche bevorzugt einen Teil des Netzknotens 500 bildet, welcher bevorzugt den Datensendeempfänger 502 und möglicherweise irgendwelche andere geeignete Schaltungen mit Energie versorgt.

Es wird nun auf 7B Bezug genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung einer LAN-Knoten-Schnittstellenschaltung ist, die in den Ausführungsformen der 1B und 2B beispielsweise als elektrischer Verbinder 192199 geeignet ist. Man erkennt, dass die Schaltung von 7B alternativ in LAN-Knoten, wie es beispielsweise in 1B dargestellt ist, eingebaut sein kann.

7B stellt typische Bestandsteilelemente eines Netzknotens 550 dar, welcher einen Datensendeempfänger 552, eine über das Stromnetz gespeiste Energieversorgung 554 und verschiedene andere Elemente 556 in Abhängigkeit von der Funktionalität des Knotens enthält. Die Schnittstellenschaltung weist typischerweise einen Verbinder 558 auf, welcher so arbeitet, dass er Daten und elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung empfängt, und ein Datenausgangssignal an den Datensendeempfänger 552 und ein getrenntes Energieausgangssignal an eine über das Kommunikationskabel gespeiste Energieversorgung 560 liefert, welche bevorzugt einen Teil des Netzknotens 550 bildet, welcher bevorzugt den Datensendeempfänger 552 und möglicherweise irgendwelche andere geeignete Schaltungen mit Energie versorgt.

Nun wird Bezug auf die 8A8E genommen, welche vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen verschiedener Ausführungsformen eines Kopplers sind, der in den Ausführungsformen der 3A und 4A nützlich ist. Die verschiedenen Ausführungsformen haben den gemeinsamen Zweck, DC-Energie in die Kommunikationsverkabelung ohne Belastung der Symmetrie darin einzukoppeln, während gleichzeitig eine minimale Änderung in deren Leitungsimpedanz erzeugt und eine Sättigung oder ein Durchbrennen von damit verbundenen Leitungstransformatoren verhindert wird.

8A beschreibt einen Koppler 600, wie z.B. den Koppler 220 (3A) oder den Koppler 320 (4A), der zur Verwendung mit einem LAN gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist, und welcher ein Paar zusätzlicher Transformatoren 610 für jeden Kanal enthält. Die Transformatoren 610 sind typischerweise 1:1 Transformatoren, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass sie einen Mittelabgriff an der Sekundärseite enthalten, über welchen die DC-Spannung beiden Drähten eines verdrillten Paares zugeführt wird.

Diese Struktur bewahrt die Symmetrie der Leitung und verhindert eine Kernsättigung. Diese Struktur hat auch den Vorteil, dass aufgrund der Tatsache, dass dieselbe Spannung auf beiden Drähten des verdrillten Paares gleichzeitig transportiert wird, das Auftreten eines Kurzschlusses daran entlang keine Energieüberlastung bewirkt. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Struktur besteht darin, dass sie kein Durchbrennen eines LAN-Knotens bewirkt, welcher nicht speziell für die Aufnahme von Energie über das verdrillte Paar angepasst ist.

8B beschreibt einen Koppler 620, wie z.B. den Koppler 220 (3A) oder den Koppler 320 (4A), der zur Verwendung mit einem LAN gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist, und welcher ein Paar zusätzlicher Transformatoren 630 für jeden Kanal enthält. Die Transformatoren 630 sind typischerweise 1:1 Transformatoren, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine Sekundärwicklung 632 enthalten, welche in zwei getrennte Wicklungen 634 und 636 aufgeteilt ist. Ein Kondensator 640 ist zwischen die Wicklungen 634 und 636 geschaltet. Der Kondensator verbindet die zwei Wicklungen für Hochfrequenzsignale, wie z.B. Datensignale wirksam in Reihe, isoliert aber wirksam die zwei Wicklungen für DC-Spannung.

Diese Struktur ermöglicht den Wicklungen, entsprechende positive und negative Spannungen über dasselbe verdrillte Paar zu transportieren. Ein Vorteil dieser Struktur ist, dass sie einen Netto-Null-DC-Strom über das verdrillte Paar anlegt und somit das Magnetfeld beseitigt, das andernfalls vorliegen würde, wenn das verdrillte Paar DC-Strom in denselben Richtungen transportieren würde.

8C beschreibt einen Koppler 650, wie z.B. einen Koppler 220 (3A) oder Koppler 320 (4A), der zur Verwendung mit einem LAN gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist, und welcher ein Paar von Kondensatoren 660 enthält, welche wirksam verhindern, dass DC-Spannung den LAN-Switch erreicht. Diese Struktur ist relativ einfach und erfordert keinen zusätzlichen Transformator.

8D beschreibt einen Koppler 670, wie z.B. den Koppler 220 (3A) oder den Koppler 320 (4A), welcher zur Verwendung mit einem LAN gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist, und welcher zwei Paare von Kondensatoren 680 und 690 enthält, welche effektiv verhindern, dass DC-Spannung den LAN-Schalter erreicht. Diese Struktur ist ebenfalls relativ einfach und erfordert keinen zusätzlichen Transformator.

Diese Struktur hat auch den Vorteil, dass aufgrund der Tatsache, dass dieselbe Spannung auf beiden Drähten des verdrillten Paares gleichzeitig transportiert wird, das Auftreten eines Kurzschlusses daran entlang keine Energieüberlastung bewirkt. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Struktur besteht darin, dass sie kein Durchbrennen eines LAN-Knotens bewirkt, welcher nicht speziell für den Empfang von Energie über das verdrillte Paar angepasst ist.

8E beschreibt einen Koppler 700, wie z.B. den Koppler 220 (3A) oder Koppler 320 (4A), welcher zur Verwendung mit einem LAN gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist, und welcher eine selbst symmetrierende Gleichtaktkopplungsschaltung ist. Der Kombinator 700 weist zwei Paare einstellbarer aktiver Symmetrierungsschaltungen 702 und 704 auf, welche in Verbindung mit entsprechenden Mess- und Steuerschaltungen 706 und 708 betreibbar sind.

Es ist ein spezielles Merkmal der Ausführungsform von 8E, dass die zwei Paare einstellbarer aktiver Symmetrierungsschaltungen 702 und 704 in Verbindung mit entsprechenden Mess- und Steuerschaltungen 706 und 708 betreibbar sind, um genau identische Spannung auf jeden von den zwei Drähten, die ein damit verbundenes verdrilltes Paar bilden, aufrechtzuerhalten.

Normalerweise wird das Ausgangssignal eines LAN-Switch in die Kommunikationsverkabelung über einen Isolationstransformator 710 eingespeist, welcher nicht Teil des Kopplers 700 ist. Wenn genau identische Spannungen, wie vorstehend, erwähnt an jeden von den zwei Drähten, die das verdrillte Paar ausbilden, angelegt werden, liegt keine DC-Spannung über den Sekundärwicklungen des Isolationstransformators 710 an, und somit fließt kein DC-Strom durch diesen. Dieses erübrigt die Notwendigkeit von DC-Isolationskondensatoren und verbessert somit das Symmetrierungs- und Impedanzanpassungsverhalten des Kombinators.

Man erkennt, dass, obwohl in einem theoretisch idealen System keine Notwendigkeit für eine aktive Symmetrierung, wie sie in der Ausführungsform von 8E vorgesehen ist, vorhanden wäre, in der Realität aufgrund von Veränderungen in dem DC-Widerstand über dem gesamten Kommunikationsverkabelungssystem die DC-Spannungen auf den zwei Drähten des verdrillten Paares bei Abwesenheit einer aktiven Symmetrierung nicht identisch wären, und somit einen DC-Spannungsabfall über der Sekundärseite des Transformators 710 erzeugen, welche entweder eine Sättigung oder ein Durchbrennen des Transformators 710 bewirken würde.

Es wird nun Bezug auf 8F genommen, welche eine vereinfachte schematische Darstellung einer bevorzugten Implementation der Ausführungsform von 8E ist. Da identische Bezugszeichen in beiden 8E und 8F verwendet werden, wird die Schaltbilddarstellung von 8F für selbst erläuternd gehalten und daher ist hierin zur Verkürzung keine zusätzliche Textbeschreibung dafür vorgesehen.

Es wird nun Bezug auf 8G genommen, welche eine vereinfachte schematische Darstellung einer bevorzugten Implementation der Ausführungsform von 8E ist. Da identische Bezugszeichen in beiden 8E und 8G verwendet werden, wird die Schaltbilddarstellung von 8G für selbst erläuternd gehalten und daher ist hierin zur Verkürzung keine zusätzliche Textbeschreibung dafür vorgesehen.

Es wird nun Bezug auf die 9A9G genommen, welche vereinfachte Blockdiagrammdarstellungs- und Schaltbilddarstellungen verschiedener Ausführungsformen eines in den Ausführungsformen der 1A, 2A und 7A bevorzugt in Kombination mit entsprechenden Kombinatoren von 8A8G nützlichen Separators sind.

Zusätzlich zu den in den 9A9G enthaltenen Komponenten können diese Separatoren auch geeignete Filter enthalten, um Übersprechen zwischen Paaren und zwischen Anschlüssen zu vermeiden.

Die verschiedenen Ausführungsformen haben den gemeinsamen Zweck der Auskopplung der DC-Energie aus der Kommunikationsverkabelung ohne die Symmetrie dazwischen zu beeinträchtigen, während gleichzeitig eine minimale Änderung in der Leitungsimpedanz erzeugt wird und eine Sättigung oder ein Durchbrennen von damit verbundenen Leitungstransformatoren verhindert wird.

9A beschreibt einen Separator 1600, wie z.B. den Separator 142 (2A), der zur Verwendung mit einem LAN gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist und welcher ein Paar zusätzlicher Transformatoren 1610 für jeden Kanal enthält. Die Transformatoren 1610 sind typischerweise 1:1 Transformatoren, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass sie einen Mittelabgriff an der Primärwicklung enthalten, von welchem die DC-Spannung aus beiden Drähten eines verdrillten Paares entnommen wird.

Diese Struktur hält die Symmetrie der Leitung aufrecht und verhindert eine Kernsättigung. Diese Struktur hat auch den Vorteil, dass aufgrund der Tatsache, dass dieselbe Spannung auf beiden Drähten des verdrillten Paares gleichzeitig transportiert wird, das Auftreten eines Kurzschlusses daran entlang keine Energieüberlastung bewirkt. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Struktur besteht darin, dass sie kein Durchbrennen eines LAN-Knotens bewirkt, welcher nicht speziell für den Empfang von Energie über das verdrillte Paar angepasst ist.

9B beschreibt einen Separator 1620, wie z.B. den Separator 142 (2A), der zur Verwendung mit einem LAN gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist und welcher ein Paar zusätzlicher Transformatoren 1630 für jeden Kanal enthält. Die Transformatoren 1630 sind typischerweise 1:1 Transformatoren, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine Primärwicklung enthalten, welche in zwei getrennte Wicklungen 1634 und 1636 aufgeteilt ist. Ein Kondensator 1640 ist zwischen die Wicklungen 1634 und 1636 geschaltet. Der Kondensator verbindet wirksam die zwei Wicklungen für Hochfrequenzsignale, wie z.B. Datensignale in Reihe, isoliert aber effektiv die zwei Wicklungen für DC-Spannung.

Diese Struktur ermöglicht den zwei Wicklungen, entsprechende positive und negative Spannung über dasselbe verdrillte Paar zu transportieren. Ein Vorteil dieser Struktur ist, dass sie einen Netto-Null-DC-Strom über dem verdrillten Paar anlegt, und somit das Magnetfeld beseitigt, das ansonsten existieren würde, wenn das verdrillte Paar DC-Strom in denselben Richtungen transportieren würde.

9C beschreibt einen Separator 1650, wie z.B. den Separator 142 (2A), der zur Verwendung mit einem LAN gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist und welcher ein Paar Kondensatoren 1660 enthält, welche effektiv die DC-Spannung am Erreichen der Knotenschaltungen hindern. Diese Struktur ist relativ einfach und erfordert keinen zusätzlichen Transformator.

9D beschreibt einen Separator 1670, wie z.B. den Separator 142 (2A), der zur Verwendung mit einem LAN gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist und welcher zwei Paare zusätzlicher Kondensatoren 1680 und 1690 enthält, welche effektiv die DC-Spannung am Erreichen der Knotenschaltungen hindern. Diese Struktur ist relativ einfach und erfordert keinen zusätzlichen Transformator.

Diese Struktur hat auch den Vorteil, dass aufgrund der Tatsache, dass dieselbe Spannung auf beiden Drähten des verdrillten Paares gleichzeitig transportiert wird, das Auftreten eines Kurzschlusses daran entlang keine Energieüberlastung bewirkt. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Struktur besteht darin, dass sie kein Durchbrennen eines LAN-Knotens bewirkt, welcher nicht speziell für den Empfang von Energie über das verdrillte Paar angepasst ist.

9E beschreibt einen Separator 1700, wie z.B. den Separator 142 (2A), der zur Verwendung mit einem LAN gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist und welcher eine selbst symmetrierende Gleichtaktkopplungsschaltung ist. Der Seperator 1700 weist zwei Paare einstellbarer aktiver Symmetrierungsschaltungen 1702 und 1704 auf, welche in Verbindung mit entsprechenden Mess- und Steuerschaltungen 1706 und 1708 betreibbar sind.

Es ist ein spezielles Merkmal der Ausführungsform von 9E, dass die zwei Paare einstellbarer aktiver Symmetrierungsschaltungen 1702 und 1704 in Verbindung mit entsprechenden Mess- und Steuerschaltungen 1706 und 1708 betreibbar sind, um genau identische Spannung auf jeden von den zwei Drähten, die ein damit verbundenes verdrilltes Paar bilden, aufrechtzuerhalten.

Normalerweise wird das Eingangssignal eines LAN-Switch in die Kommunikationsverkabelung über einen Isolationstransformator 710 eingespeist, welcher nicht Teil des Separators 1700 ist. Wenn genau identische Spannungen, wie vorstehend, erwähnt an jeden von den zwei Drähten, die das verdrillte Paar ausbilden, aufrechterhalten werden, liegt keine DC-Spannung über den Primärwicklungen des Isolationstransformators 1710 an, und somit fließt kein DC-Strom durch diesen. Dieses erübrigt die Notwendigkeit von DC-Isolationskondensatoren und verbessert somit das Symmetrierungs- und Impedanzanpassungsverhalten des Separators.

Man erkennt, dass, obwohl in einem theoretisch idealen System keine Notwendigkeit für eine aktive Symmetrierung, wie sie in der Ausführungsform von 9E vorgesehen ist, vorhanden wäre, in der Realität aufgrund von Veränderungen in dem DC-Widerstand über dem gesamten Kommunikationsverkabelungssystem die DC-Spannungen auf den zwei Drähten des verdrillten Paares bei Abwesenheit einer aktiven Symmetrierung nicht identisch wären, und somit einen DC-Spannungsabfall über der Primärseite des Transformators 1710 erzeugen, welche entweder eine Sättigung oder ein Durchbrennen des Transformators 1710 bewirken würde.

Es wird nun Bezug auf 9F genommen, welche eine vereinfachte schematische Darstellung eines Teiles einer bevorzugten Implementation der Ausführungsform von 9E ist, die deren Elemente 1702 und 1706 enthält. Da identische Bezugszeichen in beiden 9E und 9F verwendet werden, wird die Schaltbilddarstellung von 9F für selbst erläuternd gehalten und daher ist hierin zur Verkürzung keine zusätzliche Textbeschreibung dafür vorgesehen.

Es wird nun Bezug auf 9G genommen, welche eine vereinfachte schematische Darstellung eines Teils einer bevorzugten Implementation der Ausführungsform von 9E ist, die deren Elemente 1702 und 1706 enthält. Da identische Bezugszeichen in beiden 9E und 9G verwendet werden, wird die Schaltbilddarstellung von 9G für selbst erläuternd gehalten und daher ist hierin zur Verkürzung keine zusätzliche Textbeschreibung dafür vorgesehen.

Die Schaltungen der 9F und 9G sind vorgesehen, um sicherzustellen, dass die Spannung auf beiden Leitern des verdrillten Paares, an welche sie angeschlossen sind, identisch sind, um einen Stromsfluss durch die Transformatoren 1710 (9E) zu verhindern. Dieses wird durch die Schaltungen von 9F und 9G verhindert, indem der durch die aktiven Filter 1702 und 1704 fließende Strom unter der Steuerung der Elemente 1706 bzw. 1708 verändert wird.

Es wird nun Bezug auf 10A genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines Kommunikationsnetzes ist, welches eine Energieversorgung und Verwaltung über eine Kommunikationsverkabelung enthält, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist.

Wie es in 10A zu sehen ist, wird ein lokales Netz (LAN) bereitgestellt, das einen Hub 2010 aufweist, welcher über eine Verkabelung, bevorzugt ein strukturiertes Verkabelungssystem mit mehreren LAN-Knoten, wie z.B. einem Desktop-Computer 2012, einer Web-Kamera 2014, einem Faxgerät 2016, einem auch als IP-Telefon 2018 bekannten LAN-Telefon, einem Computer 2020 und einem Server 2022 verbunden ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Energieversorgungs-Subsystem 2030 bereitgestellt, welches so arbeitet, dass es wenigstens etwas Betriebs- oder Reserveenergie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über den Hub 2010 und die den Hub mit den verschiedenen LAN-Knoten verbindende Kommunikationsverkabelung liefert.

In der dargestellten Ausführungsform von 10A ist das Subsystem 2030 innerhalb des Hubs 2010 angeordnet und enthält eine Energieversorgung 2032, welche Betriebsenergie und/oder Reserveenergie an verschiedene LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung liefert. Die Kommunikationsverkabelung verbindet einen LAN-Switch 2034 über einen Kombinator 2036 mit den verschiedenen LAN-Knoten. Der Kombinator koppelt elektrische Energie aus der Energieversorgung 2032 über die Kommunikationsverkabelung an wenigstens einige von den LAN-Knoten. Bidirektionale Datenübertragungen aus dem LAN-Switch 2034 passieren den Kombinator 2036 im Wesentlichen ohne Beeinflussung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Hub 2010 eine Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 vorgesehen, welche die von dem Subsystem 2030 an die verschiedenen LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung gelieferte Energie überwacht und steuert. Die Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 kommuniziert bevorzugt mit einer Verwaltungsarbeitsstation 2040 bevorzugt über ein LAN oder WAN. Die Verwaltungsarbeitsstation 2040 arbeitet bevorzugt unter der Kontrolle einer Bedienungsperson, um den Betrieb der Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 zu kontrollieren.

Man erkennt, dass eine Verwaltungsarbeitsstation 2014 den Betrieb von mehreren Energieverwaltungs- und Arbeitseinheiten 2038 steuern kann. Die Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 kann auch mit verschiedenen LAN-Knoten über den LAN-Switch 2034 durch Bereitstellen von LAN-Meldungen für die Knoten kommunizieren, um dadurch deren aktuellen Energiemodus zu steuern. Beispielsweise kann die Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 Steuermeldungen senden, welche bei den LAN-Knoten decodiert und von den Steuerungen in der Schaltung der 14A und 14B zur Steuerung verwendet werden, ob dort eine Voll- oder Teilfunktionalität bereitgestellt wird.

In einem spezifischen Falle kann, wenn die Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 misst, dass keine Stromnetzenergie für die Energieversorgung 2032 verfügbar ist, eine Steuermeldung über den LAN-Switch 2034 senden, um die verschiedenen LAN-Knoten zu veranlassen, in einem Notmodus oder Modus mit reduzierter Energie zu arbeiten.

Man sieht, dass die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 2010 zu dem Desktop-Computer 2012, dem Faxgerät 2016 und dem Computer 2020 sowohl Daten als auch Notenergie transportiert, während die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 2010 zu der Hub-Kamera 2014 und dem LAN-Telefon 2018 sowohl Daten als auch Betriebsenergie transportiert, und die Kommunikationsverkabelung von dem Hub zu dem Server 2022 nur Daten in einer typischen LAN-Anordnung transportiert, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist.

Man erkennt, dass jeder von den LAN-Knoten 20122020, welcher Energie über die Kommunikationsverkabelung empfängt, einen Separator für die Abtrennung der elektrischen Energie von den Daten enthält. In der in 10A dargestellten Ausführungsform sind die Separatoren typischerweise in den entsprechenden Knoten angeordnet und sind nicht getrennt bezeichnet, wobei erkennbar ist, dass alternativ diskrete Separatoren verwendet werden können.

Es ist ein spezielles Merkmal der Ausführungsform von 10A, dass sowohl Daten als auch Energie auf demselben verdrillten Kupferpaar transportiert werden.

Man erkennt, dass 10A eine Ausführungsform eines Systems darstellt, das elektrische Energie an mehrere LAN-Knoten über einen Hub und eine Kommunikationsverkabelung, die den Hub mit den verschiedenen LAN-Knoten verbindet, liefert. Eine weitere Ausführungsform eines Systems, das elektrische Energie an mehrere LAN-Knoten über einen Hub und eine Kommunikationsverkabelung, die den Hub mit verschiedenen LAN-Knoten verbindet, liefert, ist in 11A dargestellt. 11A stellt ein lokales Netz dar, das eine Energieversorgungs- und Verwaltungseinheit enthält, die so betreibbar ist, dass sie elektrische Energie an lokale Netzknoten über eine Kommunikationsverkabelung liefert.

Es wird nun Bezug auf 10B genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines Kommunikationsnetzes ist, das eine Energieversorgung und Verwaltung über eine Kommunikationsverkabelung enthält, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist.

Wie es in 10B zu sehen ist, wird ein lokales Netz (LAN) bereitgestellt, das einen Hub 2010 aufweist, welcher durch Verkabelung, bevorzugt ein strukturiertes Verkabelungssystem mit mehreren LAN-Knoten, wie z.B. einem Desktop-Computer 2062, einer Web-Kamera 2064, einem Faxgerät 2066, einem als auch als IP-Telefon 2068 bekannten LAN-Telefon, einem Computer 2070 und einem Server 2072 verbunden ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Energieversorgungs-Subsystem 2080 bereitgestellt, welches so betreibbar ist, dass es wenigstens etwas Betriebs- oder Notenergie an wenigstens einige von den mehreren Knoten über den Hub 2060 und die den Hub mit den verschiedenen LAN-Knoten verbindende Kommunikationsverkabelung liefert.

In der dargestellten Ausführungsform von 10B ist das Subsystem 2080 innerhalb des Hubs 2060 angeordnet und enthält eine Energieversorgung 2082, welche Betriebsenergie und/oder Notenergie an verschiedene LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung liefert. Die Kommunikationsverkabelung verbindet einen LAN-Switch 2084 über eine Energieversorgungsschnittstelle 2086 mit den verschiedenen LAN-Knoten. Die Energieversorgungsschnittstelle liefert elektrische Energie aus der Energieversorgung 2082 über die Kommunikationsverkabelung an wenigstens einige von den LAN-Knoten. Bidirektionale Datenübertragungen aus dem LAN-Switch 2084 passieren die Energieversorgungsschnittstelle 2086 im Wesentlichen ohne Beeinflussung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in dem Hub 2060 eine Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2088 vorgesehen, welche die von einem Subsystem 2080 an die verschiedenen LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung gelieferte Energie überwacht und steuert. Die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2088 kommuniziert mit einer Verwaltungsarbeitsstation 2090 bevorzugt über ein LAN oder WAN. Die Verwaltungsarbeitsstation 2090 arbeitet bevorzugt unter der Steuerung einer Bedienungsperson, um den Betrieb der Energieversorgung und Steuereinheit 2088 zu steuern.

Man erkennt, dass eine Verwaltungsarbeitsstation 2090 den Betrieb von mehreren Energieverwaltungs- & Steuereinheiten 2088 steuern kann. Die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2088 kann auch mit verschiedenen LAN-Knoten über den LAN-Switch 2084 kommunizieren, indem Standard-LAN-Meldungen an die Knoten geliefert werden, um dadurch deren aktuellen Modus der Energienutzung zu steuern. Beispielsweise kann die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2088 Steuermeldungen senden, welche bei den LAN-Knoten decodiert und von den Steuerungen in der Schaltung der 14A und 14B zur Steuerung verwendet werden, ob dort eine Voll- oder Teilfunktionalität bereitgestellt wird.

In einem spezifischen Fall, in welchem die Energieversorgungs- und Steuereinheit 2088 misst, dass die Stromnetzversorgung für die Energieversorgung 2082 nicht verfügbar ist, kann sie eine Steuermeldung über den LAN-Switch 2084 senden, um die verschiedenen LAN-Knoten zu veranlassen, in einem Notmodus oder Modus mit reduzierter Energie zu arbeiten.

Man sieht, dass die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 2060 zu dem Desktop-Computer 2062, dem Faxgerät 2066 und dem Computer 2070 sowohl Daten als auch Notenergie transportiert, während die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 2060 zu der Hub-Kamera 2064 und dem LAN-Telefon 2068 sowohl Daten als auch Betriebsenergie transportiert, und die Kommunikationsverkabelung von dem Hub zu dem Server 2072 nur Daten in einer typischen LAN-Anordnung transportiert, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist.

Man erkennt, dass jeder von LAN-Knoten 20622070, welcher Energie über die Kommunikationsverkabelung empfängt, einen Verbinder enthält, um getrennt elektrische Energie und Daten bereitzustellen. In der dargestellten Ausführungsform von 10B sind die Verbinder typischerweise in den entsprechenden Knoten und sind nicht getrennt bezeichnet, da erkennbar ist, dass alternativ diskrete Verbinder verwendet werden könnten.

Es ist ein spezielles Merkmal der Ausführungsform von 10B, dass Daten und Energie auf getrennten verdrillten Kupferpaaren jeder einzelnen Kommunikationsverkabelungsleitung transportiert werden.

Man erkennt, dass 10B eine Ausführungsform eines Systems darstellt, das elektrische Energie an mehrere LAN-Knoten über einen Hub und eine Kommunikationsverkabelung, die den Hub mit verschiedenen LAN-Knoten verbindet, liefert. Eine weitere Ausführungsform eines Systems, das elektrische Energie an mehrere LAN-Knoten über einen Hub und eine den Hub mit den verschiedenen LAN-Knoten verbindende Kommunikationsverkabelung liefert, ist in 11B dargestellt. 11B stellt ein lokales Netz mit einer Energieversorgungs- und Verwaltungseinheit dar, die so betreibbar ist, dass sie elektrische Energie an lokale Netzknoten über eine Kommunikationsverkabelung liefert.

In der dargestellten Ausführungsform von 11A liefert ein herkömmlicher Hub 2100 keine elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung und eine Energieversorgung und ein Verwaltungs-Subsystem 2130 ist außerhalb des Hubs 2100 angeordnet und enthält eine Energieversorgung 2132, welche Betriebsenergie und/oder Notenergie an verschiedene LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung sowie über die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2133 liefert.

Die Kommunikationsverkabelung verbindet einen LAN-Switch 2134 eines herkömmlichen Hubs 2100 mit einem Kombinator 2136 in einem Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystem 2130 und verbindet den Kombinator mit den verschiedenen LAN-Knoten. Der Kombinator 2136 speist elektrische Energie aus der Energieversorgung 2132 über die Kommunikationsverkabelung für wenigstens einige von den LAN-Knoten ein. Bidirektionale Datenkommunikationen aus dem LAN-Switch 2134 passieren den Kombinator 2136 im Wesentlichen ohne Beeinflussung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in einem Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystem 2130 eine Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2133 bereitgestellt, welche die von dem Subsystem 2130 an die verschiedenen LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung gelieferte Energie überwacht und steuert. Die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2133 kommuniziert bevorzugt mit einer Verwaltungsarbeitsstation 2140 bevorzugt über ein LAN oder WAN.

Die Verwaltungsarbeitsstation 2140 arbeitet bevorzugt unter der Steuerung einer Bedienungsperson, um den Betrieb der Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2133 zu steuern. Man erkennt, dass eine Verwaltungsarbeitsstation 2140 den Betrieb von mehreren Energieverwaltungs- & Steuereinheiten 2133 steuern kann.

Man sieht, dass die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 2100 zu dem Desktop-Computer 2112, dem Faxgerät 2116 und dem Computer 2120 sowohl Daten als auch Notenergie transportiert, während die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 2100 zu der Hub-Kamera 2114 und dem LAN-Telefon 2118 sowohl Daten als auch Betriebsenergie transportiert, und die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 2100 zu dem Server 2122 nur Daten transportiert und durch das Subsystem 2130 in einer typischen LAN-Anordnung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist, leiten kann aber nicht muss.

In der dargestellten Ausführungsform von 11A ist jeder von den LAN-Knoten 21122120, welcher Energie empfängt, mit einem externen Separator zum Trennen der Daten von der in die Kommunikationsverkabelung eingespeisten elektrischen Energie versehen. Die entsprechenden Knoten 21122120 zugeordneten externen Separatoren sind mit entsprechenden Bezugszeichen 21422150 bezeichnet. Jeder derartige Separator besitzt einen Kommunikationsverkabelungseingang und getrennte Daten- und Energieausgänge. Man erkennt, dass einige oder alle von den Knoten 21122120 alternativ mit internen Separatoren versehen sein können, und dass einige oder alle von den Knoten 21122120 mit externen Separatoren versehen sein können.

Man erkennt, dass zusätzlich zu den hierin vorstehend beschriebenen LAN-Knoten die vorliegende Erfindung mit irgendwelchen anderen geeigneten Knoten, wie z.B. drahtlose LAN-Zugangspunkten, Notbeleuchtungssystemelementen, Durchsagelautsprechern, CCTV-Kameras, Alarmsensoren, Türüberwachungssensoren, Zugangssteuereinheiten, Laptop-Computern, Netzelementen, wie z.B. Hubs, Switches und Routern, Monitoren und Speichernoteinheiten für PCs und Arbeitsstationen nützlich ist.

In der dargestellten Ausführungsform von 11B liefert ein herkömmlicher Hub 2150 keine elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung und eine Energieversorgung und ein Verwaltungs-Subsystem 2180 ist außerhalb des Hubs 2150 angeordnet und enthält eine Energieversorgung 2182, welche Betriebsenergie und/oder Notenergie an verschiedene LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung sowie eine Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2183 liefert.

Die Kommunikationsverkabelung verbindet einen LAN-Switch 2184 eines herkömmlichen Hubs 2150 mit einer Energieversorgungsschnittstelle 2186 in einem Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystem 2180 und verbindet den Kombinator mit den verschiedenen LAN-Knoten. Die Energieversorgungsschnittstelle 2186 liefert elektrische Energie aus der Energieversorgung 2182 über die Kommunikationsverkabelung an wenigstens einige von den LAN-Knoten. Bidirektionale Datenübertragungen aus dem LAN-Switch 2184 passieren die Energieversorgungsschnittstelle 2186 im Wesentlichen ohne Beeinflussung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in einem Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystem 2180 eine Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2183 bereitgestellt, welche die von dem Subsystem 2180 an die verschiedenen LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung gelieferte Energie überwacht und steuert. Die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2183 kommuniziert bevorzugt mit einer Verwaltungsarbeitsstation 2190 bevorzugt über ein LAN oder WAN.

Die Verwaltungsarbeitsstation 2190 arbeitet bevorzugt unter der Steuerung einer Bedienungsperson, um den Betrieb der Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2183 zu steuern. Man erkennt, dass eine Verwaltungsarbeitsstation 2190 den Betrieb von mehreren Energieverwaltungs- & Steuereinheiten 2183 steuern kann und auch dem Betrieb von mehrere Hubs steuern kann

Man sieht, dass die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 2150 zu dem Desktop-Computer 2162, dem Faxgerät 2166 und dem Computer 2170 sowohl Daten als auch Notenergie transportiert, während die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 2150 zu der Hub-Kamera 2164 und dem LAN-Telefon 2168 sowohl Daten als auch Betriebsenergie transportiert, und die Kommunikationsverkabelung von dem Hub 2150 zu dem Server 2172 nur Daten transportiert und durch das Subsystem 2180 in einer typischen LAN-Anordnung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist, leiten kann aber nicht muss.

In der dargestellten Ausführungsform von 11B ist jeder von den LAN-Knoten 21622170, welcher Energie empfängt, mit einem externen Verbinder zum getrennten Bereitstellen von Daten und elektrischer Energie von der Kommunikationsverkabelung versehen. Die entsprechenden Knoten 21122120 zugeordneten externen Verbinder sind mit entsprechenden Bezugszeichen 21922199 bezeichnet. Jeder derartige Verbinder besitzt einen Kommunikationsverkabelungseingang und getrennte Daten- und Energieausgänge. Man erkennt, dass einige oder alle von den Knoten 21122120 alternativ mit internen Verbindern versehen sein können, und dass einige oder alle von den Knoten 21622170 mit externen Verbindern versehen sein können.

Man erkennt, dass zusätzlich zu den hierin vorstehend beschriebenen LAN-Knoten die vorliegende Erfindung mit irgendwelchen anderen geeigneten Knoten, wie z.B. drahtlose LAN-Zugangspunkten, Notbeleuchtungssystemelementen, Durchsagelautsprechern, CCTV-Kameras, Alarmsensoren, Türüberwachungssensoren, Zugangssteuereinheiten, Laptop-Computern, Netzelementen, wie z.B. Hubs, Switches und Routern, Monitoren und Speichernoteinheiten für PCs und Arbeitsstationen nützlich ist.

Es wird nun Bezug auf 12A genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines Hubs, wie z.B. eines Hubs 2010 ist, der in der Ausführungsform von 10A nützlich ist. Der Hub 2010 weist bevorzugt einen herkömmlichen, kommerziell erhältlichen LAN-Switch, wie z.B. den LAN-Switch 2034 (10A) auf, welcher als ein Datenkommunikations-Switch/Repeater arbeitet und mit einer Koppler- und Filtereinheit 2037 verbunden ist, welche Koppler 220 und Filter 222 gemäß Darstellung in 3A enthält und einen Teil eines Kombinators 2036 bildet (10A).

Die Koppler- und Filtereinheit 2037 ist mit mehreren intelligenten Energiezuweisungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs) 2224 verbunden. Jede SPEAR 2224 ist mit der Energieversorgung 2032 (10A) zur Aufnahme von elektrischer Energie daraus verbunden. Man erkennt, dass die Energieversorgung 2032 physisch außerhalb des Hubs 2010 angeordnet sein kann. Die Energieversorgung 2032 kann mit einer Energieversorgungs-Ausfalleinrichtung, wie z.B. einer Batterieverbindung ausgestattet sein.

Die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2038 (10A) enthält bevorzugt SPEAR-Steuerungen 2160, welche bevorzugt über einen Bus 2162 mit einem Mikroprozessor 2164, einem Speicher 2166 und einer Kommunikationsschaltung 2168 verbunden sein kann, welche typischerweise einen Modem enthält. Das Energieverwaltungs- und Steuer-Subsystem 2038 arbeitet bevorzugt so, dass es den Betrieb aller Koppler, Filter und SPEARs in dem Kombinator 2036 steuert, sowie den Betrieb der Energieversorgung 2032 steuert. Das Energieverwaltungs- und Steuer-Subsystem 2038 kommuniziert bevorzugt mit der Verwaltungsarbeitsstation 2040 (10A), um einer Bedienungsperson zu ermöglichen, die den verschiedenen LAN-Knoten in verschiedenen Betriebsmodi des Systems zugeordnete Energie zu überwachten und zu steuern.

Es wird nun Bezug auf 12B genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines Hubs, wie z.B. des Hubs 2060 ist, der in der Ausführungsform von 10B nützlich ist. Der Hub 2060 weist bevorzugt einen herkömmlichen, kommerziell verfügbaren, LAN-Switch, wie z.B. LAN-Switch 2084 (10B) auf, welcher als ein Datenkommunikations-Switch/Repeater funktioniert und mit einer Filtereinheit 2087 verbunden ist, welche Filter 222 gemäß Darstellung in 3B enthält und einen Teil der Energieversorgungsschnittstelle 2086 (10B) bildet.

Die Filtereinheit 2087 ist mit mehreren intelligenten Energiezuweisungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs) 2274 verbunden. Jede SPEAR 2274 ist mit der Energieversorgung 2082 (10B) zur Aufnahme von elektrischer Energie daraus verbunden. Man erkennt, dass die Energieversorgung 2082 physisch außerhalb des Hubs 2066 angeordnet sein kann. Die Energieversorgung 2082 kann mit einer Netzausfallreserveeinrichtung, wie z.B. einer Batterieverbindung versehen sein.

Die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2088 (10B) enthält bevorzugt SPEAR-Steuerungen 2276, welche bevorzugt über einen Bus 2278 mit einem Mikroprozessor 2280, einem Speicher 2282 und einer Kommunikationsschaltung 2284, welche typischerweise einen Modem enthält, verbunden sind. Das Energieverwaltungs- und Steuer-Subsystem 2088 arbeitet bevorzugt so, dass es den Betrieb aller Filter und SPEARs in der Energieversorgungsschnittstelle 2086 steuert, sowie den Betrieb der Energieversorgung 2082 steuert. Die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2088 kommuniziert bevorzugt mit der Verwaltungsarbeitsstation 2090 (10B), um einer Bedienungsperson zu ermöglichen, die den verschiedenen LAN-Knoten in verschiedenen Betriebsmodi des Systems zugeordnete Energie zu steuern und zu überwachen.

Es wird nun Bezug auf 13A genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines Hubs und eines Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystems ist, das in der Ausführungsform von 11A nützlich ist. Der Hub 2100 (11A) weist bevorzugt einen herkömmlichen, kommerziell erhältlichen LAN-Switch 2134 auf, welcher als ein Datenkommunikations-Switch/Repeater funktioniert und mit dem Kombinator 2136 verbunden ist, der einen Teil des Energieversorgungs-Subsystems 2130 bildet.

Der Kombinator 2136 enthält eine Koppler- und Filtereinheit 2137, welche Koppler 320 und Filter 322 gemäß Darstellung in 4A enthält.

Die Koppler- und Filtereinheit 2137 ist mit mehreren intelligenten Energiezuweisungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs) zu 2324 verbunden. Jede SPEAR 2324 ist mit der Energieversorgung 2132 (11A) zur Aufnahme von elektrischer Energie daraus verbunden. Man erkennt, dass die Energieversorgung 2132 physisch außerhalb des Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystems 2130 angeordnet sein kann. Die Energieversorgung 2132 kann mit einer Energieversorgungsausfall-Noteinrichtung, wie z.B. einer Batterieverbindung versehen sein.

Die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2133 (11A) enthält bevorzugt SPEAR-Steuerungen 2360, welche bevorzugt über einen Bus 2362 mit einem Mikroprozessor 2364, einem Speicher 2366 und einer Kommunikationsschaltung 2368, welche typischerweise einen Modem enthält, verbunden sind. Die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2133 arbeitet bevorzugt so, dass sie den Betrieb aller Koppler, Filter und SPEARs im Kombinator 2136 steuert sowie den Betrieb der Energieversorgung 2132 steuert.

Das Energieverwaltungs- und Steuer-Subsystem 2133 kommuniziert bevorzugt mit der Verwaltungsarbeitsstation 2140 (11A), um einer Bedienungsperson zu ermöglichen, die den verschiedenen LAN-Knoten in verschiedenen Betriebsmodi des Systems zugeordnete Energie zu steuern und zu überwachen.

Es wird nun Bezug auf 13B genommen, welche eine vereinfachte Blockdiagrammdarstellung eines Hubs und eines Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystems ist, das in der Ausführungsform von 11B nützlich ist. Der Hub 2150 (11B) weist bevorzugt einen herkömmlichen, kommerziell erhältlichen LAN-Switch 2184 auf, welcher als ein Datenkommunikations-Switch/Repeater funktioniert und mit einer Energieversorgungsschnittstelle 2186 verbunden ist, die einen Teil des Energieversorgungs-Subsystems 2180 bildet.

Die Energieversorgungsschnittstelle 2186 enthält eine Filtereinheit 2187, welche Filter 372 gemäß Darstellung in 4B enthält.

Die Filtereinheit 2187 ist mit mehreren intelligenten Energiezuweisungs- und Berichtsschaltungen (SPEARs) zu 2374 verbunden. Jede SPEAR 2374 ist mit der Energieversorgung 2182 (11B) zur Aufnahme von elektrischer Energie daraus verbunden. Man erkennt, dass die Energieversorgung 2182 physisch außerhalb des Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystems 2180 angeordnet sein kann. Die Energieversorgung 2182 kann mit einer Energieversorgungsausfall-Noteinrichtung, wie z.B. einer Batterieverbindung versehen sein.

Die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2133 (11A) enthält bevorzugt SPEAR-Steuerungen 2360, welche bevorzugt über einen Bus 2362 mit einem Mikroprozessor 2364, einem Speicher 2366 und einer Kommunikationsschaltung 2368, welche typischerweise einen Modem enthält, verbunden sind. Die Energieverwaltungs- & Steuereinheit 2133 arbeitet bevorzugt so, dass sie den Betrieb aller Koppler, Filter und SPEARs im Kombinator 2136 steuert sowie den Betrieb der Energieversorgung 2132 steuert.

Die Energieverwaltungs- und Steuereinheit 2183 kommuniziert bevorzugt mit der Verwaltungsarbeitsstation 2190 (11B), um einer Bedienungsperson zu ermöglichen, die den verschiedenen LAN-Knoten in verschiedenen Betriebsmodi des Systems zugeordnete Energie zu steuern und zu überwachen.

Es wird nun Bezug auf die 14A und 14B genommen, welche vereinfachte Blockdiagrammdarstellungen von zwei unterschiedlichen Knotenkonfigurationen sind, die in den Ausführungsformen der 10A, 10B und 11A, 11B nützlich sind.

Die in 14A zu sehende Schaltung enthält eine Schaltung, welche bevorzugt in einem Knoten ausgebildet ist, wobei Teile der Schaltung alternativ in einem Separator oder einem diesem Knoten zugeordneten Verbinder ausgebildet sein können.

Der Knoten enthält unabhängig von seiner Art, beispielsweise irgendeiner von den Knoten 20122020 in 10A, 20622070 in 10B, 21122120 in 11A oder 21622170 in 11B typischerweise eine Schaltung, welche sowohl für einen Betrieb mit voller Funktionalität als auch reduzierter Funktionalität, hier als "wesentliche Schaltung" benannt und mit dem Bezugszeichen 2400 bezeichnet, erforderlich ist, und eine Schaltung, welche nicht für einen Betrieb bei reduzierter Funktionalität erforderlich ist, die hier als "nicht wesentliche Schaltung" benannt und mit dem Bezugszeichen 2402 bezeichnet ist. Beispielsweise enthält, wenn der Knoten ein IP-Telefon aufweist, die wesentliche Schaltung 2400 die Schaltung, die einem Benutzer ermöglicht, über das Telefon zu sprechen und zu hören, während die nicht-wesentliche Schaltung 2402 automatische Wiederwahl, Telefonverzeichnis- und Lautsprecherfunktionalität bereitstellt.

Die Schaltung 2400 und 2402, welche typischerweise Teil des Knotens ist, wird durch das Bezugszeichen 2404 dargestellt. Ein weitere Schaltung, welche in dem Knotens eingebaut sein kann oder nicht, wird nun beschrieben. Eine Energieversorgung 2406, wie z.B. die Energieversorgung 510 (7A) oder 560 (7B) empfängt elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung aus einem Separator, wie z.B. dem in 7A dargestellten Separator 508, oder aus einem Verbinder, wie z.B. den in 7B dargestellten Verbinder 558. Die Energieversorgung 2406 liefert elektrische Energie getrennt an die wesentliche Schaltung 2400 und über einen Schalter 2410 an die nicht-wesentliche Schaltung 2402. Der Schalter 2410 kann auch elektrische Energie aus einer Energieversorgung 2412, welche mit der Stromnetzversorgung verbunden ist, empfangen und übertragen.

Der Schalter 2410 empfängt ein Steuereingangssignal aus einer Steuerung 2414, welche typischerweise ein herkömmlicher Mikrocontroller ist, der ein binäres Ausgangssignal erzeugt. Die Steuerung 2414 empfängt ein Steuereingangssignal aus einem Sensor 2416. Bevorzugt empfängt die Steuerung 2414 auch ein Steuereingangssignal aus der Energieversorgung 2412.

Der Sensor 2416 kann in einer Anzahl unterschiedlicher Arten implementiert sein. Er kann beispielsweise den Spannungspegel der an die Energieversorgung 2406 gelieferten elektrischen Energie messen. Zusätzlich oder alternativ kann er ein daran geliefertes Steuersignal, wie z.B. ein über die Kommunikationsverkabelung aus der Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 über den Kombinator 2036 (10A) oder einer ähnlichen Schaltung in der Ausführungsform von 11A geliefertes Signal messen. Alternativ kann er ein daran geliefertes Steuersignal, wie z.B. ein über die Kommunikationsverkabelung aus der Energieverwaltungs & Steuereinheit 2088 über die Energieversorgungsschnittstelle 2086 ( 10B) oder einer ähnlichen Schaltung in der Ausführungsform von 11B geliefertes Signal messen.

Der Sensor 2416 kann Eingangssignale entweder aus Energie- und Datenausgangssignale des Separators 508 (7A) oder des Verbinders 558 (7B) oder beide empfangen. Das Eingangssignal, das er aus dem Datenausgang des Separators 508 oder Verbinders 558 empfängt, kann von einem Eingangssignal in die wesentliche Schaltung abgezapft sein, welche eine Steuersignaldecodierungsfunktionalität enthalten kann, kann aber bevorzugt von einem Ausgangssignal der wesentlichen Schaltung abgeleitet sein, welche ein decodiertes Steuersignal liefert.

Die Funktionalität der Steuerung 2414 kann wie folgt zusammengefasst werden: Wenn die Steuerung 2414 ein Steuereingangssignal aus der Energieversorgung 2412 empfängt, das anzeigt, dass Stromnetzenergie zur Verfügung steht, betätigt sie den Schalter 2410 so, dass Energie sowohl der wesentlichen Schaltung 2400 als auch der nicht-wesentlichen Schaltung 2402 zugeführt wird.

Wenn keine Stromnetzenergie über die Energieversorgung 2412 verfügbar ist, aber der Sensor 2412 anzeigt, dass genügend Energie über die Kommunikationsverkabelung verfügbar ist, betreibt die Steuerung 2414 den Schalter 2410 so, dass Energie sowohl an die wesentliche Schaltung 2400 als auch an die nicht-wesentliche Schaltung 2402 geliefert wird.

Wenn jedoch keine Stromnetzenergie über die Energieversorgung 2412 verfügbar ist und der Sensor 2412 anzeigt, dass keine ausreichende Energie verfügbar ist, betätigt die Steuerung den Schalter 2410 so, dass ausreichende Energie mit höchster Priorität an die wesentliche Schaltung 2400 geliefert wird. Wenn zusätzliche Energie über die von der wesentlichen Schaltung 2400 benötigte hinaus verfügbar ist, kann sie auch an die nicht-wesentliche Schaltung 2402 über den Schalter 2410 geliefert werden.

Alternativ kann die Betätigung des Schalters 2410 durch die Steuerung 2414 nicht alleine oder überhaupt durch die verfügbare Energie bestimmt werden, sondern stattdessen nur durch Steuersignale, die von dem Sensor 2416 vollständig oder teilweise unabhängig von der verfügbaren Energie gemessen werden.

Es wird nun Bezug auf 14B genommen. Die in 14B zu sehende Schaltung enthält eine Schaltung, welche bevorzugt in einen Knoten eingebaut ist, wobei Teile der Schaltung alternativ in einem diesem Knoten zugeordneten Separator oder Verbinder eingebaut sein können. Eine Energieversorgung 2436, wie z.B. die Energieversorgung 510 (7A) oder 560 (7B) empfängt elektrische Energie über eine Kommunikationsverkabelung aus einem Separator, wie z.B. dem in 7A dargestellten Separator 508 oder aus einem Verbinder, wie z.B. dem in 7B dargestellten Verbinder 558. Die Energieversorgung 2436 liefert elektrische Energie über einen Schalter 2438 an die Schaltung 2440 des Knotens. Der Schalter 2438 kann auch elektrische Energie aus einer Energieversorgung 2442 empfangen, welche mit Stromnetzenergie verbunden ist.

Der Schalter 2438 empfängt ein Steuereingangssignal aus einer Steuerung 2444, welcher typischerweise ein herkömmlicher Mikrocontroller ist, der ein binäres Ausgangssignal erzeugt. Die Steuerung 2444 empfängt ein Steuereingangssignal aus einem Steuereingangssignal aus einem Sensor 2446, sowie einem Steuereingangssignal aus einer Überwachungsschaltung 2448. Die Überwachungsschaltung 2448, welche kontinuierlich durch die Energieversorgung 2436 oder die Energieversorgung 2442 versorgt wird, misst einen Bedarf des LAN-Knotens aus einer Schlafmodusfunktionalität in einen Voll-Funktionalitätsmodus umzuschalten. Sie kann diesen Bedarf messen, indem sie beispielsweise ein Benutzereingangssignal empfängt, das eine Absicht anzeigt, den Knoten zu verwenden, oder indem sie eine Steuermeldung über die Kommunikationsverkabelung empfängt. Die Steuerung 2444 kann auch ein Steuereingangssignal aus der Energieversorgung 2442 empfangen.

Der Sensor 2446 kann in einer Anzahl unterschiedlicher Arten implementiert sein. Er kann beispielsweise den Spannungspegel der an die Energieversorgung 2446 gelieferten elektrischen Energie messen. Zusätzlich oder alternativ kann er ein daran geliefertes Steuersignal, wie z.B. ein über die Kommunikationsverkabelung aus der Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 über den Kombinator 2036 10A) oder einer ähnlichen Schaltung in der Ausführungsform von 11A geliefertes Signal messen. Alternativ kann er ein daran geliefertes Steuersignal, wie z.B. ein über die Kommunikationsverkabelung aus der Energieverwaltungs & Steuereinheit 2088 über die Energieversorgungsschnittstelle 2086 (10B) oder einer ähnlichen Schaltung in der Ausführungsform von 11B geliefertes Signal messen.

Die Funktionalität der Steuerung 2444 kann wie folgt zusammengefasst werden: Bei Fehlen einer konträren Anzeige aus der Überwachungsschaltung 2448 oder aus dem Sensor 2446 betreibt die Steuerung den Schalter 2438 so, dass die Schaltung 2440 nicht arbeitet. Wenn ein geeignetes Eingangssignal entweder von der Überwachungsschaltung 2448 oder von dem Sensor 2446 empfangen wird, die einen Betriebsbedarf der Schaltung 2440 anzeigen, betätigt die Steuerung 2444 den Schalter 2438, um einen Betrieb der Schaltung 2444 zu bewirken.

Es wird nun Bezug auf 15 genommen. Die in 15 zu sehende Schaltung enthält eine Schaltung, welche bevorzugt in einen Knoten eingebaut ist, wobei Teile der Schaltung alternativ in einem diesem Knoten zugeordneten Separator eingebaut sein können.

Der Knoten enthält unabhängig von seiner Art, beispielsweise irgendeiner von den Knoten 20122020 in 10A, 20622070 in 10B, 21122120 in 11A oder 21622170 in 11B typischerweise eine Schaltung, welche sowohl für einen Betrieb mit voller Funktionalität als auch reduzierter Funktionalität, hier als "wesentliche Schaltung" benannt und mit dem Bezugszeichen 250 bezeichnet, erforderlich ist, und eine Schaltung, welche nicht für einen Betrieb bei reduzierter Funktionalität erforderlich ist, die hier als "nicht wesentliche Schaltung" benannt und mit dem Bezugszeichen 2502 bezeichnet ist. Beispielsweise enthält, wenn der Knoten ein IP-Telefon aufweist, die wesentliche Schaltung 2500 die Schaltung, die einem Benutzer ermöglicht, über das Telefon zu sprechen und zu hören, während die nicht-wesentliche Schaltung 2502 automatische Wiederwahl, Telefonverzeichnis- und Lautsprecherfunktionalität bereitstellt.

Die Schaltung 2500 und 2502, welche typischerweise Teil des Knotens ist, wird durch das Bezugszeichen 2504 bezeichnet. Ein weitere Schaltung, welche in den Knoten eingebaut sein kann oder nicht, wird nun beschrieben.

Eine Energieversorgung 2506, wie z.B. die Energieversorgung 510 (7A) oder 560 (7B) empfängt elektrische Energie über die Kommunikationsverkabelung aus einem Separator, wie z.B. dem in 7A dargestellten Separator 508 oder einem in 7B dargestellten Verbinder 558. Die Energieversorgung 2506 liefert elektrische Energie getrennt über einen Schalter 2508 an die wesentliche Schaltung 2500 und über einen Schalter 2510 an die nicht-wesentliche Schaltung 2502. Die Schalter 2508 und 2510 können auch elektrische Energie aus einer Energieversorgung 2512, welche mit dem Stromnetz verbunden ist, empfangen und die Übertragung steuern.

Die Schalter 2508 und 2510 empfangen jeweils ein Steuereingangssignal aus einer Steuerung 2514, welche typischerweise ein herkömmlicher Mikrocontroller ist, der ein binäres Ausgangssignal erzeugt. Die Steuerung 2514 empfängt ein Steuereingangssignal aus einem Sensor 2516. Bevorzugt empfängt die Steuerung 2514 auch ein Steuereingangssignal aus der Energieversorgung 2512.

Der Sensor 2516 kann in einer Anzahl unterschiedlicher Arten implementiert sein. Er kann beispielsweise den Spannungspegel der an die Energieversorgung 2506 gelieferten elektrischen Energie messen. Zusätzlich oder alternativ kann er ein daran geliefertes Steuersignal, wie z.B. ein über die Kommunikationsverkabelung aus der Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 über den Kombinator 2036 10A) oder einer ähnlichen Schaltung in der Ausführungsform von 11A geliefertes Signal messen. Alternativ kann er ein daran geliefertes Steuersignal, wie z.B. ein über die Kommunikationsverkabelung aus der Energieverwaltungs & Steuereinheit 2088 über die Energieversorgungsschnittstelle 2086 (10B) oder einer ähnlichen Schaltung in der Ausführungsform von 11B geliefertes Signal messen.

Der Sensor 2516 kann Eingangssignale entweder aus Energie- und Datenausgangssignale des Separators 508 (7A) oder des Verbinders 558 (7B) oder beide empfangen. Das Eingangssignal, das er aus dem Datenausgang des Separators 508 oder Verbinders 558 empfängt, kann von einem Eingangssignal in die wesentliche Schaltung abgezapft sein, welche eine Steuersignaldecodierungsfunktionalität enthalten kann, kann aber bevorzugt von einem Ausgangssignal der wesentlichen Schaltung abgeleitet sein, welche ein decodiertes Steuersignal liefert.

Die Überwachungsschaltung 2540, welche kontinuierlich durch die Energieversorgung 2436 oder die Energieversorgung 2506 versorgt wird, misst einen Bedarf des LAN-Knotens aus einer Schlafmodusfunktionalität in einen Voll-Funktionalitätsmodus umzuschalten. Sie kann diesen Bedarf messen, indem sie beispielsweise ein Benutzereingangssignal empfängt, das eine Absicht anzeigt, den Knoten zu verwenden, oder indem sie eine Steuermeldung über die Kommunikationsverkabelung empfängt.

Die Funktionalität der Steuerung 2514 kann wie folgt zusammengefasst werden: Wenn die Steuerung 2514 ein Steuereingangssignal aus der Energieversorgung 2512 empfängt, das anzeigt, dass Stromnetzenergie verfügbar ist, betätigt sie die Schalter 2508 und 2510 so, dass Energie sowohl an die wesentliche Schaltung 2500 als auch die nicht-wesentliche Schaltung 2502 geliefert wird.

Wenn keine Stromnetzenergie über die Energieversorgung 2512 verfügbar ist, aber der Sensor 2516 anzeigt, dass genügend Energie über die Kommunikationsverkabelung verfügbar ist, betreibt die Steuerung 254 die Schalter 2508 und 2510 so, dass Energie sowohl an die wesentliche Schaltung 2500 als auch an die nicht-wesentliche Schaltung 2502 geliefert wird.

Wenn jedoch keine Stromnetzenergie über die Energieversorgung 2512 verfügbar ist und der Sensor 2516 anzeigt, dass ausreichende Energie verfügbar ist, betätigt die Steuerung den Schalter 2508 so, dass ausreichende Energie mit höchster Priorität an die wesentliche Schaltung 2500 geliefert wird. Wenn zusätzliche Energie über die von der wesentlichen Schaltung 2500 benötigte hinaus verfügbar ist, kann sie auch an die nicht-wesentliche Schaltung 2402 über den Schalter 2510 geliefert werden.

Alternativ kann die Betätigung des Schalters 2510 durch die Steuerung 2514 nicht alleine oder überhaupt durch die verfügbare Energie bestimmt werden, sondern stattdessen nur durch Steuersignale, die von dem Sensor 2516 vollständig oder teilweise unabhängig von der verfügbaren Energie gemessen werden.

Bei Fehlen einer konträren Anzeige aus der Überwachungsschaltung 2540 oder aus dem Sensor 2516 betreibt die Steuerung den Schalter 2508 so, dass die Schaltung 2500 nicht arbeitet. Wenn ein geeignetes Eingangssignal entweder von der Überwachungsschaltung 2540 oder von dem Sensor 2516 empfangen wird, die einen Betriebsbedarf der Schaltung 2500 anzeigen, betätigt die Steuerung 2514 den Schalter 2508, um einen Betrieb der Schaltung 2500 zu bewirken.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Energieversorgung 2406 in der Ausführungsform von 14A, die Energieversorgung 2436 in der Ausführungsform von 14B und die Energieversorgung 2506 in der Ausführungsform von 15 so aufgebaut sein, dass sie wiederaufladbare Energiespeicherungselemente enthalten. In einer derartigen Anordnung bieten diese Energieversorgungen eine eingeschränkte Notenergie zur Verwendung in dem Falle eines Energieausfalls oder in jedem anderen entsprechenden Umstand. Sie können auch einen intermittierenden Betrieb von LAN-Knoten in Situationen ermöglichen, in welchen nur eine sehr eingeschränkte Energie über die Kommunikationsverkabelung übertragen werden kann.

Es wird nun Bezug auf 16 genommen, welche ein verallgemeinertes Flussdiagramm ist, das die Energieverwaltung sowohl im normalen Betriebsmodus als auch in Modi reduzierter Energie der Netze der 10A, 10B, 11A und 11B darstellt. Wie es in 16 zu sehen ist, steuert die Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 (10A), 2088 (10B), 2133 (11A) oder 2138 (11B) die Zuführung von Energie zu wenigstens einigen LAN-Knoten über die Kommunikationsverkabelung, bevorzugt gemäß einer vorbestimmten Funktionalität, welche hierin nachstehend unter Bezugnahme auf 17 beschrieben wird.

Die Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 (10A), 2088 (10B), 2133 (11A) oder 2138 (11B) überwacht und verwaltet den Energieverbrauch dieser LAN-Knoten. Sie misst Überstromsituationen und bewirkt nach Bedarf Energieabschaltungen. Die Energieverwaltungs & Steuereinheit 2038 (10A), 2088 (10B), 2133 (11A) oder 2138 ( 11B) kann entweder in einem Modus unfreiwilliger Energieverwaltung oder einem Modus freiwilliger Energieverwaltung arbeiten. Normalerweise wird der Betriebsmodus zu dem Zeitpunkt gewählt, an dem das LAN konfiguriert wird, wobei es jedoch möglich ist, dass die Modusauswahl später stattfindet.

In einem Betriebsmodus unfreiwilliger Energieverwaltung liefert, wenn die Energieverwaltungs- & Steuereinheit eine Situation einer unzureichenden Energieverfügbarkeit für die Energieübertragung über die Kommunikationsverkabelung an die LAN-Knoten misst, eine reduzierte Energiemenge an wenigstens einige von den LAN-Knoten und kann auch Steuermeldungen oder andere Steuereingangssignale an die LAN-Knoten liefern, um diese zu veranlassen, in einem Modus reduzierter Energie zu arbeiten. In einem Betriebsmodus freiwilliger Energieverwaltung wird eine reduzierte Energieverfügbarkeit durch die Verwaltung zu bestimmten Zeitpunkten reduzierter Aktivität, wie z.B. in der Nacht und an Wochenenden befohlen, um Energiekosten einzusparen.

In einer Ausführungsform eines Betriebsmodus freiwilliger Energieverwaltung ermittelt die Verwaltung, welche Knoten welche Energiemenge zu welchem Zeitpunkt aufnehmen. Dieses ist eine nicht-dynamische, nicht-bedingungsabhängige Ausführungsform und wird in der Beschreibung, welche folgt, nicht im Detail beschrieben.

In einer weiteren Ausführungsform eines Betriebsmodus freiwilliger Energieverwaltung ermittelt die Verwaltung einen Wert verfügbarer Energie zu einem gegebenen Zeitpunkt und die Funktionalität der vorliegenden Erfindung behandelt den von Verwaltung befohlenen Energiepegel als die verfügbare Energie. Der Betrieb der vorliegenden Erfindung kann ähnlich dem für eine unfreiwillige Energieverwaltung sein, wobei sich jedoch die Schwellenwerte und Antworten unterscheiden.

Es wird nun Bezug auf 17 genommen, welche eine bevorzugte Vorgehensweise für die Lieferung elektrischer Energie an wenigstens einige von den LAN-Knoten gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Nach der Initialisierung des Hubs 2010 (10A), 2016 (10B) oder des Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystems 2130 (11A), 2180 (11B) wird die Kommunikationsverkabelungsverbindung zu Knoten, an welche Energie über die Kommunikationsverkabelung übertragen werden soll, abgefragt.

Die Initialisierung des Hub 2010 (10A), 2060 (10B) oder Subsystem 2130 (11A), 2180 (11B) beinhaltet bevorzugt automatisch ausgeführte Testprozeduren, welche einen korrekten Betrieb der Kommunikation des Hubs des Hub 2010 (10A), 2060 (10B) oder Subsystem 2130 (11A), 2180 (11B) mit der Verwaltungsarbeitsstation 2040 (10A), 2090 (10B), 2140 (11A) oder 2190 (11B), falls vorhanden, sicherstellen, um gewünschte Betriebsparameter des Hubs oder Subsystems für jeden Knoten zu bestimmen und um eine interne Datenbank aufzubauen, die die gewünschten Betriebsparameter für jeden Knoten enthält. Während des normalen Betriebs des Systems können die verschiedenen Betriebsparameter für jeden Knoten durch eine die Verwaltungs-Arbeitsstation 2040 (10A), 2090 (10B), 2140 (11A) oder 2190 (11B) verwendende Bedienungsperson modifiziert werden.

Die Abfrage wird hierin nachstehend unter Bezugnahme auf die 18A und 18B beschrieben.

Wenn ermittelt wird, dass der gerade abgefragte Knoten Eigenschaften zur Energieversorgung über das LAN (Power-over-LAN) hat, und in der internen Datenbank als ein Knoten klassifiziert ist, an welchen Energie über die Kommunikationsverkabelung übertragen werden soll, werden die SPEAR-Paramater auf der Basis der Inhalte der internen Datenbank eingestellt und Energie an den Knoten über die Kommunikationsverkabelung übertragen. Wenn angebracht, werden geeignete Signalisierungsmeldungen an den entfernten Knoten gesendet und der Status der mit dem Knoten verbundenen Leitung an die Verwaltungs-Arbeitsstation 2040 berichtet.

Die vorstehende Prozedur wird dann sequentiell für jede Leitung des Hubs 2110 oder des Subsystems 2130, an welche Energie über die Kommunikationsverkabelung übertragen werden soll, wiederholt.

Es wird nun Bezug auf die 18A und 18B genommen, welche zusammen ein Flussdiagramm sind, das eine bevorzugte Ausführungsform der Abfrage und der anfänglichen Energieversorgungsfunktionalität darstellt, welche in 17 auftritt.

Wie es in den 18A und 18B zu sehen ist, wird zu Beginn die Spannung an dem Ausgang der SPEAR 224 (3A), 274 (3B), 324 (4A) oder 374 (4B) entsprechend einer Leitung gemessen, an welche Energie über die Kommunikationsverkabelung übertragen werden soll. Wenn der Absolutwert der Spannung höher als ein vorbestimmter programmierbarer Schwellenwert V1 ist, wird die Leitung als eine klassifiziert, die eine Spannung darauf aus einer externen Quelle führt. In einem derartigen Falle wird keine Energie über die Kommunikationsverkabelung geliefert.

Wenn der Absolutwert der Spannung nicht höher als der vorbestimmte programmierbare Schwellenwert V1 ist, wird die SPEAR-Strombegrenzung IO auf einen vorbestimmten programmierbaren Wert IL1 eingestellt. Der SPEAR-Schalter 408 (5) wird auf EIN geschaltet.

Die Spannung und der Strom an dem Ausgang der SPEAR werden gemessen, typischerweise zu drei vorbestimmten programmierbaren Zeitpunkten T1, T2 und T3. Die Zeitpunkte T1, T2 und T3 sind typischerweise durch eine Zeitkonstante bestimmt, die durch die Induktivität der typischen NIC-Transformatoren und den maximalen DC-Schleifenwiderstand und eine maximale zulässige Länge der Kommunikationsverkabelung zwischen dem Hub oder Subsystem und einem Knoten bestimmt ist. Typischerweise ist T1, T2 und T3 gleich dem 1-, 2- und 10-fachen der vorstehenden Zeitkonstante.

Typische Werte für T1, T2 und T3 sind 4 ms, 8 ms bzw. 40 ms.

Auf der Basis dieser Messungen wird der Status des Knotens und der Leitung, die mit ihm verbunden ist, ermittelt. Ein typischer Satz von Ermittlungen ist hierin nachstehend dargestellt:

Keine Last Wenn Vout > V2 und der Absolutwert von IO < I2 für alle T1, T2, T3 ist

Kurzschluss Wenn Vout < V3 und der Absolutwert von IO > I3 für alle T1, T2, T3 ist

NIC-Last Wenn VoutT3 < V4 und der Absolutwert von IO > I3 für alle T1, T2, T3 ist

POL-LAST Wenn VoutT1 > V5 und VoutT2 > V5 und VoutT3 > V5 und der Absolutwert von IOT1 > I5 oder

der Absolutwert von IOT2 > I5

der Absolutwert von IOT3 > I5

wobei:

eine Bedingung Keine Last eine ist, in welcher kein Knoten mit der Leitung verbunden ist.

eine Bedingung Kurzschluss eine ist, in welcher ein Kurzschluss über den positiven und negativen Leitern der Leitung vor dem Knoten oder in dem Knoten vorliegt.

eine Bedingung NIC-Last eine ist, in welcher ein Netzschnittstellenkarten-(Network Interface Card)-Leitungstransformator über der Leitung an dem Knoten angeschlossen ist.

eine Bedingung POL-LAST eine ist, in welcher ein Power over LAN-Separator über der Leitung an dem Knoten angeschlossen ist.

VO die Spannung an dem Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung ist;

V1 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messen des höchsten Spitzenwertes der Spannung Vout für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird;

V2 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messen des niedrigsten Wertes Vout für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn keine Last zwischen +Vout und –Vout an dem Ausgang der Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

V3 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messen des höchsten Spitzenwertes der Spannung Vout für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn ein Widerstand zwischen +Vout und –Vout an dem Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

V4 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher bevorzugt durch Messen des höchsten Spitzenwertes der Spannung Vout für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn ein Widerstand zwischen +Vout und –Vout an dem Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

V5 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher einen typischen Schwellenwert von Vin repräsentiert, bei welchem eine Knotenenergieversorgung mit dem Betrieb beginnt;

VoutT1 die zu einem ersten Zeitpunkt T1 gemessene Vout ist;

VoutT2 die zu einem zweiten Zeitpunkt T2 gemessene Vout ist;

VoutT1 die zu einem dritten Zeitpunkt T3 gemessene Vout ist;

IO der an dem Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung fließende Strom ist;

IL1 der vorbestimmte programmierbare Wert des Ausgangsstroms des Energieversorgungsverteilers für die Leitung ist;

I2 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messung des maximalen Spitzenwertes des Stroms IO für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn keine Last an den Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

I3 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messung des minimalen Wertes des Stroms IO für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn ein Widerstand zwischen +Vout und-Vout an dem Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

I5 ein vorbestimmter programmierbarer Wert ist, welcher durch Messung des maximalen Spitzenwertes des Stroms IO für eine Dauer von wenigen Minuten erreicht wird, wenn keine Energie über die Leitung übertragen wird, und wenn keine Last an den Ausgang des Energieversorgungsverteilers für die Leitung angeschlossen ist;

IOT1 der zum Zeitpunkt T1 gemessene IO ist;

IOT2 der zum Zeitpunkt T2 gemessene IO ist; und

IOT3 der zum Zeitpunkt T3 gemessene IO ist.

Es wird nun Bezug auf 19A19D, 20A20D, 21A21D, 22A22D, 23A23D und 24A24D genommen, welche verschiedene Funktionalitäten für die Überwachung und Verwaltung des Energieverbrauchs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. Die meisten oder alle Funktionalitäten, die hierin nachstehend beschrieben werden, verwenden eine Basisüberwachungs- und Verwaltungstechnik, welche nun beschrieben wird:

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Funktionalität für die Überwachung und Verwaltung des Energieverbrauchs während des normalen Betriebs die Messung des Stroms auf allen Leitungen. Dieses wird bevorzugt in einer im Allgemeinen zyklischen Weise ausgeführt. Der gemessene Strom wird mit programmierbaren vorbestimmten Bezugswerten für jede Leitung verglichen. Alternativ oder zusätzlich kann die Spannung gemessen und für diesen Zweck verwendet werden. Auf der Basis dieses Vergleichs wird jeder Knoten als in einem Überstromzustand Unterstrom- oder Normalzustand befindlich klassifiziert. Die Überstromklassifizierung kann programmierbare einstellbare Schwellenwerte, wie z.B. einen hohen Überstrom und einen regulären Überstrom beinhalten. Die normale Klassifizierung kann Subklassifizierungen, wie z.B. einen Aktivmodus, Schlafmodus und Niedrigenergiemodus aufweisen.

Das System arbeitet so, dass es den Betrieb der als Überstrom-Knoten klassifizierten Knoten in der nachstehenden Weise steuert: Wenn der Strom an einem Knoten einen regulären Überstromschwellenwert für mindestens eine vorbestimmte Zeit überschreitet, wird Energie für diesem Knoten nach einer vorbestimmten Zeit abgeschaltet. In keinem Falle wird zugelassen, dass ein an einen Knoten gelieferter Strom den hohen Überstromschwellenwert überschreitet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können verschiedene Zwischenschwellenwerte zwischen dem regulären Überstromschwellenwert und dem hohen Überstromschwellenwert definiert werden und die vorgenannte vorbestimmte Zeit bis zum Abschalten wird als eine Funktion davon bestimmt, welcher von derartigen Zwischenschwellenwerten überschritten wird.

Das System arbeitet so, dass es den Betrieb der als Unterstrom-Knoten klassifizierten Knoten in der nachstehenden Weise steuert: Innerhalb einer relativ kurzen vorbestimmten Zeit nach der Detektion eines Unterstrom-Knotens, wobei die vorbestimmte Zeit so gewählt ist, dass eine unerwünschte Antwort auf eine Beeinflussung verhindert wird, wird die Zuführung von Strom zu einem derartigen Knoten beendet.

Parallel zu der hierin vorstehend beschriebenen Funktionalität wird der Gesamtstromfluss an alle Knoten über alle Leitungen überwacht. Diese Überwachung kann in einer zentralisierten Weise stattfinden oder kann alternativ auf einer Extrapolation von Information basieren, die in der hierin vorstehend beschriebenen Überwachung der einzelnen Leitungen erhalten wird.

Der gemessene Gesamtstrom wird mit einem programmierbaren vorbestimmten Bezugswert verglichen. Auf der Basis dieses Vergleichs werden das gesamte Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystem 2180 und die damit verbundenen Knoten zusammen als in einem Überstromzustand oder Normalzustand klassifiziert. Die Überstromklassifizierung kann programmierbare einstellbare Schwellenwerte, wie z.B. einen hohen Überstrom und einen regulären Überstrom aufweisen.

Das System arbeitet so, dass es den Betrieb von Hubs oder Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystemen, die als im Überstromzustand befindlich klassifiziert werden, in der nachstehenden Weise steuert: Wenn der Gesamtstrom einen regulären Gesamtüberstromschwellenwert für wenigstens eine vorbestimmte Zeit überschreitet, wird Energie an wenigstens einige von den Knoten entweder reduziert oder nach einer vorbestimmten Zeit abgeschaltet. In keinem Falle darf der Gesamtstrom den hohen Gesamtüberstromschwellenwert überschreiten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können verschiedene Zwischenschwellenwerte zwischen dem regulären Gesamtüberstromschwellenwert und dem hohen Gesamtüberstromschwellenwert definiert werden und die vorgenannte vorbestimmte Zeit bis zum Abschalten wird als eine Funktion davon bestimmt, welcher von derartigen Zwischenschwellenwerten überschritten wird.

Zusätzlich arbeitet parallel zu der vorstehend beschriebenen Funktionalität das System so, dass es entweder kontinuierlich oder intermittierend die Strompegelklassifizierung jedes Knotens und des gesamten Hub oder Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystems an ein externes Überwachungssystem berichtet.

Ferner arbeitet das System parallel zu der hierin vorstehend beschriebenen Funktionalität so, dass es Knoten über eine bevorstehende Änderung in der Stromzuführung dazu unterrichtet.

Es wird nun Bezug auf die 19A, 19B, 19C und 19D genommen, welche verallgemeinerte Flussdiagramme sind, die jeweils einen möglichen Mechanismus für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität in einem unfreiwilligen Energieverwaltungsschritt in dem Flussdiagramm von 16 darstellen.

19A stellt eine Basistechnik dar, die für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 19A zu sehen ist, ermittelt das System zu Beginn die gesamte für es verfügbare Energie sowie die gesamte Energie, die es momentan an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA) wird dann ermittelt.

Wenn TPC/TPA kleiner als 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit voller Energie nacheinander auf einer Prioritätsbasis versorgt. Wenn TPC/TPA größer als typisch 0,95 ist, wird Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis abgeschaltet.

Wenn TPC/TPA gleich oder größer als typischerweise 0,8, aber kleiner als oder gleich typischerweise 0,95 ist, wird eine Abfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten Energie benötigt. Falls ja, wird ein Knoten mit einer geringeren Priorität von der Energieversorgung abgeschaltet, und der Knoten mit höherer Priorität mit der Energieversorgung verbunden.

19B stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität mit Noteingriff in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, nützlich ist. Die Technik von 19B kann in der Umgebung der Funktionalität von 19A verwendet werden.

Wie es in 19B zu sehen ist, misst das System einen Notbedarf für Energie an einem gegebenen Knoten. In einem derartigen Falle wird dem gegebenen Knoten die höchste Priorität zugewiesen und die Funktionalität von 19A angewendet. Wenn die Notsituation nicht mehr vorliegt, wird die Priorität des gegebenen Knoten auf seine übliche Priorität zurückgeschaltet und die Funktionalität von 19A arbeitet dementsprechend.

19C stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität mit Warteschlangen-gesteuerter Priorität in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 19C zu sehen ist, ermittelt das System am Anfang die gesamte für es verfügbare Energie sowie die gesamte Energie, die es derzeit an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) und der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA) wird dann ermittelt.

Wenn TPC/TPA kleiner als typisch 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit voller Energie nacheinander auf einer Basis Warteschlangen-gesteuerter Priorität typischerweise auf einer "first come, first serve"-Basis versorgt. Wenn TPC/TPA größer als typisch 0,95 ist, wird die Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis unterbrochen.

Wenn TPC/TPA gleich oder größer als typisch 0,8, aber kleiner als oder gleich typisch 0,95 ist, wird eine Anfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten Energie benötigt. Falls ja, wird dieser Knoten unten in der Warteschlange eingefügt.

19D stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität auf Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 19D zu sehen ist, ermittelt das System am Anfang die gesamte für es verfügbare Energie sowie die gesamte Energie, die es derzeit an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) und der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA) wird dann ermittelt.

Wenn TPC/TPA kleiner als typisch 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit voller Energie nacheinander auf einer Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis, typischerweise auf einer Basis, dass der Knoten mit der längsten Benutzungsdauer zuerst abgeschaltet wird, versorgt. Wenn TPC/TPA größer als typisch 0,95 ist, wird die Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis unterbrochen.

Wenn TPC/TPA gleich oder größer als typisch 0,8, aber kleiner als oder gleich typisch 0,95 ist, wird eine Anfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten Energie benötigt. Falls ja, und ein Knoten mit niedrigerer Priorität in dem Sinne, dass er Energie über eine längere Zeit empfangen hat, welche über einer vorbestimmten minimalen Zeit liegt, derzeit Energie empfängt, wird der Knoten mit niedrigerer Priorität von der Energieversorgung abgetrennt und der Knoten mit höherer Priorität mit der Energieversorgung verbunden.

Man erkennt, dass es normalerweise erwünscht ist, dass der Knoten im Voraus über einen Wechsel in der ihm zugeführten Energie informiert wird. Dieses kann durch eine Signalisierung über die Kommunikationsverkabelung in einem üblichen Datenübertragungsmodus oder in einem beliebigen anderen geeigneten Modus erfolgen.

Es wird nun Bezug auf die 20A, 20B, 20C und 20D genommen, welche verallgemeinerte Flussdiagramme sind, welche jeweils einen möglichen Mechanismus für einen Betrieb bei voller oder reduzierter Funktionalität in einem unfreiwilligen Energieverwaltungsschritt in dem Flussdiagramm von 16 darstellen.

20A stellt eine Basistechnik dar, die für einen Betrieb mit voller oder reduzierter Funktionalität in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 20A zu sehen ist, ermittelt das System zu Beginn die gesamte für es verfügbare Energie sowie die gesamte Energie, die es momentan an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA) wird dann ermittelt.

Wenn TPC/TPA kleiner als 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit voller Energie nacheinander auf einer Prioritätsbasis versorgt. Wenn TPC/TPA größer als typisch 0,95 ist, wird Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis reduziert.

Wenn TPC/TPA gleich oder größer als typischerweise 0,8, aber kleiner als oder gleich typischerweise 0,95 ist, wird eine Abfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten zusätzliche Energie benötigt. Falls ja, und wenn ein Knoten mit geringerer Priorität momentan Energie empfängt, wird die Energieversorgung des Knotens mit geringerer Priorität mit höherer Priorität mit der Energieversorgung verbunden.

20B stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität mit Noteingriff in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, nützlich ist. Die Technik von 20B kann in der Umgebung der Funktionalität von 20A verwendet werden.

Wie es in 20B zu sehen ist, misst das System einen Notbedarf für Energie an einem gegebenen Knoten. In einem derartigen Falle wird dem gegebenen Knoten die höchste Priorität zugewiesen und die Funktionalität von 20A angewendet. Wenn die Notsituation nicht mehr vorliegt, wird die Priorität des gegebenen Knoten auf seine übliche Priorität zurückgeschaltet und die Funktionalität von 20A arbeitet dementsprechend.

20C stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität mit Warteschlangen-gesteuerter Priorität in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 20C zu sehen ist, ermittelt das System am Anfang die gesamte für es verfügbare Energie sowie die gesamte Energie, die es derzeit an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) und der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA) wird dann ermittelt.

Wenn TPC/TPA kleiner als typisch 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit voller Energie oder Knoten mit zusätzlicher Energie nacheinander auf einer Basis Warteschlangengesteuerter Priorität typischerweise auf einer "first come, first serve"-Basis versorgt. Wenn TPC/TPA größer als typisch 0,95 ist, wird die Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis unterbrochen.

Wenn TPC/TPA gleich oder größer als typisch 0,8, aber kleiner als oder gleich typisch 0,95 ist, wird eine Anfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten Energie benötigt. Falls ja, wird dieser Knoten unten in der Warteschlange eingefügt.

20D stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität auf Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis in einem Betrieb unfreiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 20D zu sehen ist, ermittelt das System am Anfang die gesamte für es verfügbare Energie sowie die gesamte Energie, die es derzeit an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) und der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPA) wird dann ermittelt.

Wenn TPC/TPA kleiner als typisch 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit voller Energie oder Knoten mit zusätzlicher Energie nacheinander auf einer Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis, typischerweise auf einer Basis, dass der Knoten mit der längsten Benutzungsdauer zuerst abgeschaltet wird, versorgt. Wenn TPC/TPA größer als typisch 0,95 ist, wird die Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis unterbrochen.

Wenn TPC/TPA gleich oder größer als typisch 0,8, aber kleiner als oder gleich typisch 0,95 ist, wird eine Anfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten Energie oder ein Knoten zusätzliche Energie benötigt. Falls ja, und ein Knoten mit niedrigerer Priorität in dem Sinne, dass er Energie über eine längere Zeit empfangen hat, welche über einer vorbestimmten minimalen Zeit liegt, derzeit Energie empfängt, wird der Knoten mit niedrigerer Priorität von der Energieversorgung abgetrennt und der Knoten mit höherer Priorität mit der Energieversorgung verbunden.

Es wird nun Bezug auf die 21A, 21B, 21C und 21D genommen, die verallgemeinerte Flussdiagramme sind, welche jeweils einen möglichen Mechanismus für einen Knoteninitialisierten Schlafmodusbetrieb in einem freiwilligen Energieverwaltungsschritt in dem Flussdiagramm von 16 darstellen.

21A veranschaulicht eine Situation, in welcher ein Knoten in einem Schlafmodus als Folge eines Mangels an Aktivität für wenigstens eine vorbestimmte Zeitdauer arbeitet. Wie es in 21A zu sehen ist, wird die Zeitdauer TD1 seit der letzten Aktivität des Knotens gemessen. Wenn TD1 typischerweise wenige Sekunden oder Minuten bei Fehlen einer zu einem Schlafmodusbetrieb konträren Benutzer- oder Systemeingabe überschreitet, arbeitet der Knoten dann in einem Schlafmodus, welcher normalerweise erheblich reduzierte Energieanforderungen mit sich bringt.

21B veranschaulicht eine Situation, in welcher ein Knoten in einem Schlafmodus als Folge eines Mangels an Aktivität für wenigstens eine vorbestimmte Zeitdauer arbeitet. Wie es in 21B zu sehen ist, wird die Zeitdauer TD2 seit der letzten Kommunikation des Knotens gemessen. Wenn TD2 seit der letzten Kommunikation wenige Sekunden oder Minuten bei Fehlen einer zu einem Schlafmodusbetrieb konträren Benutzer- oder Systemeingabe überschreitet, arbeitet der Knoten dann in einem Schlafmodus, welcher normalerweise erheblich reduzierte Energieanforderungen mit sich bringt.

21C veranschaulicht eine Situation, in welcher ein Knoten in einem Schlafmodus in Reaktion auf ein Taktsignal so arbeitet, dass der Knoten innerhalb eines periodisch auftretenden Zeitschlitzes, wenn eine Eingabe von dem System oder Benutzer fehlt, aktiv ist. Wie es in 21C zu sehen ist, sind die Zeitschlitze als Zeiten TD3 definiert, während die restliche Zeit als TD4 definiert ist. Der Knoten ermittelt, ob er sich momentan innerhalb des Zeitschlitzes TD3 befindet. Falls nicht, d.h., während der Zeit TD4, arbeitet er in dem Schlafmodus.

21D stellt eine Situation dar, in welcher ein Knoten in einem Schlafmodus als Ergebnis einer gemessenen Fehlerbedingung arbeitet. Wie es in 21D zu sehen ist, führt der Knoten periodisch einen Selbsttest durch. Der Selbsttest kann beispielsweise ein Versuch sein, mit dem Hub oder der Energieversorgung und dem Verwaltungs-Subsystem zu kommunizieren. Wenn der Knoten den Test besteht, arbeitet er normal. Wenn der Knoten den Test nicht besteht, arbeitet er in dem Schlafmodus.

Es wird nun Bezug auf die 22A, 22B, 22C und 22D genommen, welche verallgemeinerte Flussdiagramme sind, die jeweils einen möglichen Mechanismus für einen durch den Hub oder das Energieversorgungs- und Verwaltungs-Subsystem initiierten Schlafmodusbetrieb in einem freiwilligen Energieverwaltungsschritt in dem Flussdiagramm von 16 darstellen.

22A veranschaulicht eine Situation, in welcher ein Knoten in einem Schlafmodus als Folge eines Mangels an Aktivität für wenigstens eine vorbestimmte Zeitdauer arbeitet. Wie es in 22 zu sehen ist, wird die Zeitdauer TD1 seit der letzten Aktivität des Knotens wie durch den Hub oder das Energieversorgungs- oder Verwaltungssystem erfasst gemessen. Wenn TD1 typischerweise wenige Sekunden oder Minuten bei Fehlen einer zu einem Schlafmodusbetrieb konträren Benutzer- oder Systemeingabe überschreitet, arbeitet der Knoten dann in einem Schlafmodus, welcher normalerweise erheblich reduzierte Energieanforderungen mit sich bringt.

22B veranschaulicht eine Situation, in welcher ein Knoten in einem Schlafmodus als Folge eines Mangels an Aktivität für wenigstens eine vorbestimmte Zeitdauer arbeitet. Wie es in 22B zu sehen ist, wird die Zeitdauer TD2 seit der letzten Kommunikation des Knotens wie durch den Hub oder das Energieversorgungs- oder Verwaltungssystem erfasst gemessen. Wenn TD2 seit der letzten Kommunikation wenige Sekunden oder Minuten bei Fehlen einer zu einem Schlafmodusbetrieb konträren Benutzer- oder Systemeingabe überschreitet, arbeitet der Knoten dann in einem Schlafmodus, welcher normalerweise erheblich reduzierte Energieanforderungen mit sich bringt.

22C veranschaulicht eine Situation, in welcher ein Knoten in einem Schlafmodus in Reaktion auf ein Taktsignal aus dem Hub oder das Energieversorgungs- oder Verwaltungssystem so arbeitet, dass der Knoten innerhalb eines periodisch auftretenden Zeitschlitzes, wenn eine Eingabe von dem System oder Benutzer fehlt, aktiv ist. Wie es in 22C zu sehen ist, sind die Zeitschlitze als Zeiten TD3 definiert, während die restliche Zeit als TD4 definiert ist. Der Knoten ermittelt, ob er sich momentan innerhalb des Zeitschlitzes TD3 befindet. Falls nicht, d.h., während der Zeit TD4, arbeitet er in dem Schlafmodus. Alternativ kontrolliert der Hub oder das Energieversorgungs- oder Verwaltungssystem den Knotenbetrieb, indem es die Energiezufuhr zu dem Knoten abhängig von den vorgenannten Taktsignal steuert

22D stellt eine Situation dar, in welcher ein Knoten in einem Schlafmodus als Ergebnis einer durch den Hub oder das Energieversorgungs- oder Verwaltungssystem gemessenen Fehlerbedingung arbeitet. Wie es in 22D zu sehen ist, führt der Knoten periodisch einen Selbsttest durch. Der Selbsttest kann beispielsweise ein Versuch sein, mit dem Hub oder der Energieversorgung und dem Verwaltungs-Subsystem zu kommunizieren. Wenn der Knoten den Test besteht, arbeitet er normal. Wenn der Knoten den Test nicht besteht, arbeitet er in dem Schlafmodus.

Es wird nun Bezug auf die 23A, 23B, 23C und 23D genommen, welche verallgemeinerte Flussdiagramme sind, die jeweils einen möglichen Mechanismus für einen Betrieb unter voller oder keiner Funktionalität in einem freiwilligen Energieverwaltungsschritt in dem Flussdiagramm von 16 darstellen.

23A stellt eine Basistechnik dar, die für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 23A zu sehen ist, ermittelt das System zu Beginn die gesamte ihr durch die Verwaltung zu einem gegebenen Zeitpunkt gemäß einem Energieeinsparungsprogramm zugewiesene Energie sowie die gesamte Energie, die es momentan an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergiezuweisung (TPL) wird dann ermittelt.

Wenn TPC/TPL kleiner als 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit voller Energie nacheinander auf einer Prioritätsbasis versorgt. Wenn TPC/TPL größer als typisch 0,95 ist, wird Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis reduziert.

Wenn TPC/TPL gleich oder größer als typischerweise 0,8, aber kleiner als oder gleich typischerweise 0,95 ist, wird eine Abfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten Energie benötigt. Falls ja, und wenn ein Knoten mit geringerer Priorität momentan Energie empfängt, wird der Knoten mit geringerer Priorität von der Energie getrennt und der Knoten mit höherer Priorität mit Energie verbunden.

23B stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität mit Noteingriff in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, nützlich ist. Die Technik von 23B kann in der Umgebung der Funktionalität von 23A verwendet werden.

Wie es in 23B zu sehen ist, misst das System einen Notbedarf für Energie an einem gegebenen Knoten. In einem derartigen Falle wird dem gegebenen Knoten die höchste Priorität zugewiesen und die Funktionalität von 23A angewendet. Sobald die Notsituation nicht mehr vorliegt, wird die Priorität des gegebenen Knoten auf seine übliche Priorität zurückgeschaltet und die Funktionalität von 23A arbeitet dementsprechend.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Funktionalität des Notknotens dazu dienen, alle freiwilligen Energieverwaltungsbeschränkungen zu übergehen

23C stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität mit Warteschlangen-gesteuerter Priorität in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 23C zu sehen ist, ermittelt das System am Anfang die gesamte ihm zugewiesene Energie sowie die gesamte Energie, die es derzeit an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) und der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPL) wird dann ermittelt. Die Technik von 23C kann in der Umgebung der von 23A angewendet werden.

Wenn TPC/TPL kleiner als typisch 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit zusätzlicher Energie nacheinander auf einer Basis Warteschlangen-gesteuerter Priorität typischerweise auf einer "first come, first serve"-Basis versorgt. Wenn TPC/TPL größer als typisch 0,95 ist, wird die Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis unterbrochen.

Wenn TPC/TPL gleich oder größer als typisch 0,8, aber kleiner als oder gleich typisch 0,95 ist, wird eine Anfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten Energie benötigt. Falls ja, wird dieser Knoten unten in der Warteschlange eingefügt.

23D stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder zusätzlicher Funktionalität auf Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 23D zu sehen ist, ermittelt das System am Anfang die gesamte ihm zugewiesene Energie sowie die gesamte Energie, die es derzeit an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) und der momentanen gesamten zugewiesenen Energie (TPL) wird dann ermittelt. Die Technik von 23D kann in der Umgebung der von 23A angewendet werden.

Wenn TPC/TPL kleiner als typisch 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit zusätzlicher Energie nacheinander auf einer Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis, typischerweise auf einer Basis, dass der Knoten mit der längsten Benutzungsdauer zuerst abgeschaltet wird, versorgt. Wenn TPC/TPL größer als typisch 0,95 ist, wird die Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis unterbrochen.

Wenn TPC/TPL gleich oder größer als typisch 0,8, aber kleiner als oder gleich typisch 0,95 ist, wird eine Anfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten Energie benötigt. Falls ja, und ein Knoten mit niedrigerer Priorität in dem Sinne, dass er Energie über eine längere Zeit empfangen hat, welche über einer vorbestimmten minimalen Zeit liegt, derzeit Energie empfängt, wird der Knoten mit niedrigerer Priorität von der Energieversorgung abgetrennt und der Knoten mit höherer Priorität mit der Energieversorgung verbunden.

Man erkennt, dass es normalerweise erwünscht ist, dass der Knoten im Voraus über einen Wechsel in der ihm zugeführten Energie informiert wird. Dieses kann durch eine Signalisierung über die Kommunikationsverkabelung in einem üblichen Datenübertragungsmodus oder in einem beliebigen anderen geeigneten Modus erfolgen.

Es wird nun Bezug auf die 24A, 24B, 24C und 24D genommen, welche verallgemeinerte Flussdiagramme sind, welche jeweils einen möglichen Mechanismus für einen Betrieb bei voller oder reduzierter Funktionalität in einem freiwilligen Energieverwaltungsschritt in dem Flussdiagramm von 16 darstellen.

24A stellt eine Basistechnik dar, die für einen Betrieb mit voller oder reduzierter Funktionalität in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 24A zu sehen ist, ermittelt das System zu Beginn die gesamte ihr zugewiesene Energie sowie die gesamte Energie, die es momentan an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) zu der momentanen Gesamtenergiezuweisung (TPL) wird dann ermittelt. Die Technik von 24A kann auch in der Umgebung der von 23A genutzt werden

Wenn TPC/TPL kleiner als 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit voller Energie nacheinander auf einer Prioritätsbasis versorgt. Wenn TPC/TPL größer als typisch 0,95 ist, wird Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis reduziert.

Wenn TPC/TPL gleich oder größer als typischerweise 0,8, aber kleiner als oder gleich typischerweise 0,95 ist, wird eine Abfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten zusätzliche Energie benötigt. Falls ja, und wenn ein Knoten mit geringerer Priorität momentan Energie empfängt, wird dem Knoten mit geringerer Priorität Energie reduziert und der Knoten mit höherer Priorität mit zusätzlicher Energie versorgt.

24B stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder reduzierter Funktionalität mit Noteingriff in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, nützlich ist. Die Technik von 24B kann in der Umgebung der Funktionalität von 24A verwendet werden.

Wie es in 24B zu sehen ist, misst das System einen Bedarf für zusätzliche Energie an einem gegebenen Knoten. In einem derartigen Falle wird dem gegebenen Knoten die höchste Priorität zugewiesen und die Funktionalität von 24A angewendet. Sobald die Notsituation nicht mehr vorliegt, wird die Priorität des gegebenen Knoten auf seine übliche Priorität zurückgeschaltet und die Funktionalität von 23A arbeitet dementsprechend.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Funktionalität des Notknotens dazu dienen, alle freiwilligen Energieverwaltungsbeschränkungen zu übergehen

24C stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder keiner Funktionalität mit Warteschlangen-gesteuerter Priorität in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 24C zu sehen ist, ermittelt das System am Anfang die gesamte ihm zugewiesene Energie sowie die gesamte Energie, die es derzeit an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) und der momentanen Gesamtenergieverfügbarkeit (TPL) wird dann ermittelt. Die Technik von 24C kann in der Umgebung der von 23A angewendet werden.

Wenn TPC/TPL kleiner als typisch 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit zusätzlicher Energie nacheinander auf einer Basis Warteschlangen-gesteuerter Priorität typischerweise auf einer "first come, first serve"-Basis versorgt.

Wenn TPC/TPL größer als typisch 0,95 ist, wird die Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis unterbrochen.

Wenn TPC/TPL gleich oder größer als typisch 0,8, aber kleiner als oder gleich typisch 0,95 ist, wird eine Anfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten Energie benötigt. Falls ja, wird dieser Knoten unten in der Warteschlange eingefügt.

24D stellt eine Technik dar, welche für einen Betrieb mit voller oder zusätzlicher Funktionalität auf Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis in einem Betrieb freiwilliger Energieverwaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie es in 24D zu sehen ist, ermittelt das System am Anfang die gesamte ihm zugewiesene Energie sowie die gesamte Energie, die es derzeit an alle Knoten liefert. Die Beziehung zwischen dem momentanen Gesamtenergieverbrauch (TPC) und der momentanen gesamten zugewiesenen Energie (TPL) wird dann ermittelt. Die Technik von 24D kann in der Umgebung der von 23A angewendet werden.

Wenn TPC/TPL kleiner als typisch 0,8 ist, werden zusätzliche Knoten mit zusätzlicher Energie nacheinander auf einer Zeitzuteilungs-Prioritätsbasis, typischerweise auf einer Basis, dass der Knoten mit der längsten Benutzungsdauer zuerst abgeschaltet wird, versorgt. Wenn TPC/TPL größer als typisch 0,95 ist, wird die Energie zu einzelnen Knoten nacheinander auf einer Prioritätsbasis unterbrochen.

Wenn TPC/TPL gleich oder größer als typisch 0,8, aber kleiner als oder gleich typisch 0,95 ist, wird eine Anfrage durchgeführt, ob ein neuer Knoten Energie benötigt. Falls ja, und ein Knoten mit niedrigerer Priorität in dem Sinne, dass er Energie über eine längere Zeit empfangen hat, welche über einer vorbestimmten minimalen Zeit liegt, derzeit Energie empfängt, wird dem Knoten mit niedrigerer Priorität die Energie reduziert und der Knoten mit höherer Priorität mit zusätzlicher Energie verbunden.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das verbesserte strukturierte Verkabelungssystem ein System zum Erzeugen, Liefern und Verteilen elektrischer Energie an Netzelemente über eine Datenkommunikationsnetz-Infrastruktur innerhalb eines Gebäudes, Geländes oder Unternehmens auf. Die Zusammenlegung der Energieverteilung und Datenkommunikation über nur ein Netz dient zur Vereinfachung und Reduzierung der Kosten der Netzelementinstallation und für die Bereitstellung einer Einrichtung zur Lieferung einer ununterbrochenen oder Notstromversorgung an kritische Netzvorrichtungen im Falle eines Stromnetzausfalls.

Hierin nachstehend werden eine Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen, Liefern und Verwalten von elektrischer Energie über eine LAN-Netz-Infrastruktur beschrieben, die primär für digitale Kommunikationszwecke ausgelegt ist. Die Erfindung hat die Funktionen, alle möglichen Beeinflussungen auf die Datenübertragungen zu reduzieren, und die Kompatibilität mit dem IEEE 802.3 und anderen relevanten Standards aufrechtzuerhalten.

Es wird nun Bezug auf die 26A und 26B genommen, welche ein Blockdiagramm eines typischen Datenkommunikationssystems darstellen, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und arbeitet, in welchem Netzvorrichtungen elektrische Energie und eine Netzanschlußmöglichkeit über dasselbe Kabel erhalten. Das insgesamt mit 3060 bezeichnete Netz weist einen WAN- und/oder LAN-Backbone 3064 auf, der mit einem IP-Telefonserver 3062, anderen Service Providern 3061, einer Power-over-LAN-Verwaltungseinheit 3164 und einem LAN-Switch/Router 3066 verbunden ist. Ein IP-Telefonieserver 3062 dient dazu, einen Telefondienst für mehrere mit dem Netz 3060 verbundene IP-Telefone bereitzustellen. Die Power-over-LAN-Verwaltungseinheit 3164, welche hierin nachstehend detaillierter beschrieben wird, stellt Verwaltungs- und Energiemanagementfunktionen für alle für Power-over-LAN freigegebenen Vorrichtungen in dem Netz bereit.

Elektrische Energie kann mit den Datenkommunikationssignalen in einem als Energie/Daten-Kombinator bezeichneten Gerät kombiniert werden. Das kombinierte Energie/Daten-Signal wird über eine Standard-LAN-Verkabelung, wie z.B. eine LAN-Verkabelung der Kategorie 3, 4, 5, welche EIA/TIA 568A oder einen ähnlichen Verkabelungsstandard erfüllt und ein Netzvorrichtung, das die Funktion hat, Daten und Energie aufzuteilen oder zu trennen, übertragen. Das Datensignal wird in den Netzanschlüsse auf der Vorrichtung eingegeben, und die elektrische Energie wird in den Energieeingabeverbinder auf der Vorrichtung eingegeben.

In der bevorzugten Ausführungsform wird eine Energie/Daten-Kombinatoreinheit als eine eigenständige externe Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168 implementiert. Alternativ wird die externe Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168 zusammen mit einem Netzelement, wie z.B. einem Hub oder einem Switch implementiert, und als ein integrierter Energie/Daten-Kombinator-Hub/Switch 3072, 3090 bezeichnet.

Ebenso wird in einer Ausführungsform der Energie/Daten-Splitter als ein eigenständiger externer Energie/Daten-Splitter 3156 implementiert. Alternativ ist er in eine Netzvorrichtung, wie z.B. ein IP-Telefon 3102 integriert.

Unabhängig davon, ob der Energie/Daten-Kombinator 3168 und der Energie/Daten-Splitter 3156 als eine eigenständige externe Einheit oder in eine Netzvorrichtung integriert implementiert sind, ist deren Funktionalität ähnlich. Der Energie/Daten-Kombinator 3168 hat die Funktion, ein niederfrequentes Energiesignal dem hochfrequenten Niederenergiedatenkommunikationssignal zu überlagern. Das niederfrequente Energiesignal kann eine Frequenz von beispielsweise DC bis zu gewöhnlichen Energieversorgungsfrequenzen, d.h., 50 oder 60 Hz aufweisen. Der Energie/Daten-Splitter 3156 hat die Funktionen, das niederfrequente Energiesignal von dem hochfrequenten Niedrigenergiedatenkommunikationssignal zu trennen.

Verschiedene alternative Ausführungsformen des Power-over-LAN-Systems sind in den 26A und 26D dargestellt. Nicht alle von den Netzelementen sind für Power-over-LAN freigegeben. Nicht alle Vorrichtungen sind für Power-over-LAN freigegeben. Herkömmliche Non-power-over-LAN-Vorrichtungen können in demselben Netz enthalten sein. Die für Power-over-LAN freigegeben Vorrichtungen arbeiten transparent gegenüber nicht freigegebenen Vorrichtungen-Typische Anwendungen von Netz-Systemen/Elementen, auf die das Power-over-LAN-Systeme der vorliegenden Erfindung angewendet kann, umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, im Allgemeinen jedes System oder Element, das mit einem LAN verbunden ist, und insbesondere IP- oder LAN-Telefone, digitale Videokameras, Web-Kameras, Videokonferenzgeräte, Drahtlos-LAN-Produkte mit Sendern und Empfängern, drahtlose Computer, Arbeitsstationen und Netzdrucker. Ferner sind Sicherheitssystemgeräte, wie z.B. Alarmgeber und Sensoren eingeschlossen, die mit dem Netz verbunden sind, ferngesteuerte "SmartHome"-Geräte, wie z.B. "LonWorks"- oder "CEBus"-kompatible Produkte und alle Arten von herkömmlichen Datennetzvorrichtungen, wie z.B. Hubs, Switches, Router und Bridges. Jede von den vorstehend aufgelisteten Vorrichtungen kann dafür angepasst sein, seine elektrische Betriebsenergie aus der LAN-Infrastruktur zu erhalten. Die Anzahl und Art von Vorrichtungen, die dafür angepasst werden können, Energie über das LAN zu empfangen, ist jedoch auf die Energiemenge beschränkt, die die LAN-Verkabelung in Hinblick auf Sicherheit und Kosten übertragen kann.

Das Power-over-LAN-System weist Systeme und Subsysteme auf, die miteinander auf jeder Netzebene integriert werden können, d.h., von der Netzelement/Vorrichtungs-Ebene bis zu der Netz-Hub- und Backbone-Switch-Ebene. Das Power-over-LAN-System kann zu einer herkömmlichen LAN-Installation hinzugefügt werden, oder kann in die Netzelemente selbst, z.B. die Hubs, Switches, Router, Bridges, usw. integriert werden.

Einige von den Geräten erhalten die elektrische Energie aus den AC-Stromnetzsteckdosen und einige empfangen die Energie über die LAN-Verkabelungs-Infrastruktur. Der LAN-Bridge/Router 3066 empfängt AC-Stromnetzenergie über den elektrischen Stecker 3068. Ebenso erhalten der integrierte Energie/Daten-Kombinator-Hub/Switch 3072 und der herkömmliche LAN-Hub/Switch 3106, 3128 AC-Stromnetzenergie über elektrische Stecker 3074, 3108 bzw. 3110. Die externe Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168 empfängt Energie aus der UPS 3171, welche wiederum mit der AC-Stromnetzenergie über den elektrischen Stecker 3170 verbunden ist. Der integrierte Energie/Daten-Kombinator-Hub/Switch 3090 empfängt Energie über die LAN-Verkabelung über das Kabel 3088.

Der integrierte Energie/Daten-Kombinator-Hub/Switch 3072 ist mit dem LAN-Bridge/Router 3066 über ein Kabel 3070 verbunden, das nur Daten transportiert. Mit dem Hub/Switch 3072 verbundene Netzvorrichtungen umfassen IP-Telefone 3076, 3080. Das IP-Telefon 3076 ist über ein kombiniertes Energie/Daten-Kabel 3086 verbunden und integriert einen Energie/Daten-Splitter in dem Telefon. Das IP-Telefon 3080 ist mit einem externen Energie/Daten-Splitter 3078 über ein getrenntes Datenkabel 3082 und Energiekabel 3084 verbunden. Der Energie/Daten-Splitter 3078 ist mit dem Hub/Switch 3072 über ein Kabel 3077 verbunden, das sowohl Energie als auch Daten transportiert.

Mit dem integrierten Energie/Daten-Kombinator-Hub/Switch 3090 verbundene Vorrichtungen umfassen einen tragbaren Computer 3096 und ein IP-Telefon 3102. Der tragbare Computer 3096 ist mit einem externen Energie/Daten-Splitter 3094 über ein Kabel 3100, das nur Daten transportiert und ein Energiekabel 3098 verbunden. Der Energie/Daten-Splitter 3094 ist mit dem Hub/Switch 3090 über ein Kabel 3092 verbunden, das sowohl Energie als auch Daten transportiert. Das IP-Telefon 3102 ist über ein Kabel 3104, das sowohl Energie als auch Daten transportiert verbunden und integriert einen Energie/Daten-Splitter in dem Telefon. Man beachte, dass der Hub/Switch 3090 einen internen Energie/Daten-Splitter aufweist, um das von dem Hub/Switch 3072 empfangene kombinierte Datenkommunikationssignal und elektrische Energiesignal zu trennen.

Der herkömmliche LAN-Hub/Switch 3106 ist mit dem Bridge/Router 3066 über eine Kabelverbindung 3134 und mit einer AC-Stromnetzenergie über einen elektrischen Stecker 3108 verbunden. Mit dem Hub/Switch 3106 verbundene Netzvorrichtungen umfassen ein IP-Telefon 3112 und einen Desktop-Computer 3118, 3124. Das IP-Telefon ist mit dem Hub/Switch 3106 über ein Kabel 3110 verbunden, das nur Daten überträgt und mit der AC-Stromnetzenergie über einen elektrischen Stecker 3114. Desktop-Computer 3118, 3124 sind mit dem Hub/Switch 3106 nur über Datenkabel 3116 bzw. 3122 und mit der AC-Stromnetzenergie über elektrische Stecker 3120 bzw. 3126 verbunden.

Ein Kabel 3132 nur für Datenkommunikation verbindet den Bridge/Router 3066 mit der externen Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168. Ein Kabel 3166 nur für Datenkommunikation verbindet die Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168 mit einem herkömmlichen LAN-Hub/Switch 3128, der mit der AC-Stromnetzenergie über einen elektrischen Stecker 3130 verbunden ist. Die Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168 ist mit mehreren Netzvorrichtungen, die eine netzwerkfähige Videokamera 3136, IP-Telefone 3142, 3158 und Desktop-Computer 3150 umfassen, verbunden. Jede mit der Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168 verbundene Netzwerkvorrichtung weist eine Nur-Datenkommunikationsverbindung von der Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168 zu dem Hub/Switch 3128 auf. Unter normalen Betriebbedingungen werden die über das Datenkabel 3132 empfangenen Kommunikationssignale an das Datenkabel 3166 weitergegeben, d.h., transparent gebrückt. Im Falle eines Stromnetzausfalls, wird jedoch der herkömmliche LAN-Hub/Switch 3128 umgangen, und die Datenkommunikationssignale werden direkt an dien mit dem Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168 verbundenen Netzvorrichtungen weitergeleitet.

Die netzfähige Videokamera 3136 ist mit dem Energie/Daten-Kombinator 3168 über ein Kabel 3138 verbunden, das sowohl Daten als auch Energie transportiert. Das IP-Telefon 3142 ist mit einem externen Energie/Daten-Splitter 3140 über ein getrenntes Datenkabel 3144 und ein Energiekabel 3146 verbunden. Der Energie/Daten-Splitter 3140 ist mit der Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168 über ein kombiniertes Energie/Daten-Kabel 3148 verbunden. Ähnlich ist das IP-Telefon 3158 mit einem externen Energie/Daten-Splitter 3156 über ein getrenntes Datenkabel 3162 und ein Energiekabel 3160 verbunden. Der Energie/Daten-Splitter 3156 ist mit der Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168 über ein kombiniertes Energie/Daten-Kabel 3154 verbunden. Der Desktop-Computer 3150 ist mit der Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168 über ein Kabel 3152 nur für Datenkommunikation und mit der AC-Stromnetzenergie über einen elektrischen Stecker 3172 verbunden.

Wie vorstehend beschrieben, kann das Netz 3060 dafür eingerichtet sein, elektrische Notenergie im Falle eines Stromnetzausfalls zu liefern. Eine oder mehrere UPS-Einheiten können strategisch in dem Netz 3060 platziert sein, um Energie an kritische Netzvorrichtungen zu liefern, die selbst im Falle eines Stromnetzausfalls mit Energie versorgt werden müssen. Beispiele umfassen IP-Telefone, vernetzte Sicherheitsvorrichtungen, drahtlose LAN-Vorrichtungen, welche Sender und Empfänger enthalten usw. In dem in den 26A und 26B dargestellten Beispielnetz ist die UPS-Einheit 3171 mit AC-Stromnetzenergie über einen elektrischen Stecker 3170 verbunden und liefert Energie an die externe Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3168. Alternativ können zusätzliche UPS-Einheiten in dem Netz platziert sein und/oder die UPS 3171 kann so eingerichtet sein, dass sie elektrische Energie an mehr als nur eine Energie/Daten-Kombinatorvorrichtung liefert.

Es ist wichtig, anzumerken, dass die Verteilung von elektrischer Notenergie, d.h., von Energie aus einer nicht unterbrechbaren Energiequelle, von einigen wenigen Punkten in dem Netz über die LAN-Infrastruktur kosteneffektiver ist, als die Verbindung jedes kritischen Netzelementes mit seiner eigenen speziellen UPS ist, oder indem alternativ ein UPS-Energieverteilungs-Verkabelungssystem durch die gesamte Organisation zusätzlich zu dem normalen Energieversorgungsnetz aufgebaut wird. Im Falle eines Stromnetzausfalls wird elektrische Energie aus dem UPS an diejenigen kritischen Netzelemente geliefert, die sie benötigen. Welches Power-over-LAN freigegebene Netzvorrichtungen Energie in dem Falle eines Ausfalls empfangen sollen, kann von vorneherein in dem Energie/Daten-Kombinator konfiguriert werden. Die Konfiguration kann lokal über einen Verwaltungsport oder ferngesteuert über die Verwaltungseinheit 3164 durchgeführt werden, die mit dem LAN/WAN-Backbone 3064 verbunden ist.

Es wichtig anzumerken, dass ein Vorteil des Systems der vorliegenden Erfindung darin liegt, dass die Sicherheitsanforderungen und Kosten von Netzendgeräten reduziert werden können, da die elektrische Energie als Niederspannung über die LAN-Infrastruktur verteilt wird. Im Falle der IP-Telefonie ermöglicht die Lieferung von Energie über das LAN, dass das IP-Telefon eine Quelle nicht unterbrechbarer Energie besitzt wie ihn mit dem PSTN verbundene normale analog basierende Telefone haben.

Die über das LAN verteilte elektrische Energie kann entweder als DC- oder niederfrequente AC-Spannung geliefert werden. In keinem Falle beeinflusst die Lieferung der Energie über die LAN-Infrastruktur die Datenkommunikationssignale. Die Energiespannungen über die LAN-Verkabelungen werden unter 120 Volt Spitze gehalten, und der Strom ist begrenzt, um eine Kompatibilität mit Sicherheitsstandards, wie z.B. UL 609050 und EN 60950 einzuhalten.

Man beachte auch, dass die über die LAN-Verkabelung gelieferte elektrische Energie unter Verwendung eines oder mehrerer Reservepaare in dem Kabel übertragen werden kann. Die Ethernetkommunikation erfordert die Implementation von zwei Paaren (vier Leitern). Wenn die Verkabelungsanlage mit EIA-TIA 568A kompatibel ist und vier Paare enthält, bleiben dann zwei Paare unbenutzt. Die elektrische Energie kann unter Verwendung von einem der zwei ungenutzten Paare übertragen werden. In diesem Falle sind der Energiesplitter und -kombinator nicht unbedingt erforderlich und es kann eine direkte Einspeisung und Extraktion von Energie implementiert werden. Alternativ wird dann, wenn das Kabel nur zwei Paare aufweist, die elektrische Energie unter Verwendung eines der zwei verfügbaren Paare, d.h., der Empfangs- und Sendedrähte übertragen.

Es wird nun Bezug auf 27 genommen, welche ein Blockdiagramm einer Energie/Daten-Kombinatoreinheit zum Anlegen elektrischer Energie an die Datenkommunikations-Infrastruktur darstellt. Wie vorstehend beschrieben, funktioniert der Energie/Daten-Kombinator unabhängig davon, ob er als eine eigenständige externe Einheit oder in einem Netzelement integriert ist so, dass er ein elektrisches Energiesignal und ein Datenkommunikationssignal kombiniert, um ein kombiniertes Energie/Daten-Signal zu erzeugen. Die Beschreibung, die folgt, verwendet den externen Energie/Daten-Kombinator als ein Darstellungsbeispiel. Man beachte jedoch, dass die Beschreibung genauso auf die integrierte Ausführungsform zutrifft.

Der insgesamt mit 3180 bezeichnete Energie/Daten-Kombinator weist eine Leitungsschnittstellenschaltung 3181, Filterungs- und Schutzschaltung 3182, eine Energieversorgung 3184 und eine Steuerung 3186 auf. Die Eingangsanschlüsse 3190 empfangen nur Datensignale aus einem Hub oder Switch. Die Ausgangsanschlüsse 3188 geben ein kombiniertes Daten-plus-Energie-Signal an verbundene Geräte aus, die für Power-over-LAN freigegeben sind, wie z.B. Energie/Daten-Splitter oder integrierte Netzelemente.

Die Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3180 ist mit einem herkömmlichen LAN 10/100/1000 Base T-Hub oder Switch über die Dateneingangsanschlüsse 3190 verbunden. Man beachte, dass obwohl 8 Dateneingangsanschlüsse dargestellt sind, der Energie/Daten-Kombinator eine beliebige Anzahl von Dateneingangsanschlüssen, wie z.B. 16, 24, 32 aufweisen kann. Der herkömmliche Hub oder Switch und Energie/Daten-Kombinator 3180 können dieselbe Anzahl von Anschlüsse aufweisen oder nicht, aber bevorzugt dieselben. Die Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3180 hat die Funktion, die DC- oder AC-Energie in jeden LAN-Kanal einzuspeisen.

Die Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3180 ist dafür angepasst, elektrische Energie aus der normalen AC-Stromversorgung des Gebäudes, einer UPS oder einer anderen Vorrichtung, die Power-over-LAN freigegeben ist, zu empfangen und an eine oder mehrere damit verbundene Netzvorrichtungen zu verteilen. Jeder Ausgangskanal kann aus einem Ethernet-Kanal bestehen, der nur Datenkommunikationssignale, nur Energiesignale oder sowohl Datenkommunikations- als auch Energiesignale gleichzeitig transportiert. Die Energie/Daten-Kombinatoreinheit weist eine Schaltung auf, die alle Beeinflussungen für die Datenübertragungen minimiert.

Die Energieversorgung 3184 ist mit einer Quelle einer elektrischen AC-Stromnetzenergie über einen Verbinder oder ein Kabel 3192 verbunden. Alternativ kann die Energie aus einer anderen Energie/Daten-Kombinatoreinheit empfangen werden. Die Energieversorgung 3184 hat die Funktion, die benötigte Energie für den Betrieb der Energie/Daten-Kombinatoreinheit 3180 selbst und die gesamte Energie zu liefern, die von den stromab mit der Einheit 3180 verbundenen ferngespeisten Netzvorrichtungen benötigt wird. Die Energieversorgung 3184 ist bevorzugt so aufgebaut, dass sie einen Energiebedarf für den schlechtesten Fall unterstützt, d.h., das von einem Kanal benötigte Maximum multipliziert mit der Anzahl der Kanäle. Alternativ ist die Energieversorgung 3184 so aufgebaut, dass sie einen geringeren Energiebedarf unter der Annahme unterstützt, dass eine a priori Vorhersage des Energieverbrauchs durch alle Kanäle existiert.

Die Filter- und Schutzschaltung 3182 hat die Funktion, das hochfrequente Datenkommunikationssignal ununterbrochen und transparent vom Eingang zum Ausgang passieren zu lassen. Die Schaltung 3182 verhindert, dass die niedrige Impedanz des Ausgangs der Energieversorgung das Datenkommunikationssignal abschwächt und verhindert, dass Kommunikationssignale auf einem Kanal in einen anderen Kanal über die gemeinsame Energieversorgungseinheit 3184 übertreten, d.h., Übersprechen verhindern. Die Schaltung hat auch die Funktion, die von Schaltnetzteilen erzeugte Hochfrequenzwelligkeit und Störungen zu filtern und eine hohe Ausgangsimpedanz aus der Energieversorgung für hohe Frequenzen zu erzeugen.

Weitere Funktionen der Filter- und Schutzschaltung 3182 umfassen die Begrenzung der verfügbaren Energie für jeden Kanal abhängig von einem vorbestimmten Pegel, eine Strommessung für jedes Drahtpaar, minimale und maximale Stromschwellenwert-Bezugspegel, eine Unsymmetrie- oder Stromleckagedetektion und die Fähigkeit, Energie an/von jedem Kanal zu liefern und davon zu trennen. Die minimalen und maximalen Stromschwellenwertbezugspegel können fest sein oder über die Verwaltungseinheit abhängig von der Implementation und Konfiguration des Systems gesteuert sein. Eine wesentliche Funktion der Schaltung 3182 ist die, dass sie einen kurzgeschlossenen oder anderweitig fehlerhaften Anschluss, abschaltet, so dass andere Betriebskanäle nicht beeinflusst werden.

Die Steuerung 3186 hat, geeignet programmiert, die Funktion, den Betrieb der Komponenten innerhalb des Energie/Daten-Kombinators 3180 zu verwalten und zu steuern, und Telemetriefunktionen für eine externe Verwaltungseinheit bereitzustellen. Die Steuerung hat die Funktion, mit einer Verwaltungseinheit zu kommunizieren, die entweder lokal oder abgesetzt über das Netz verbunden ist. Die Steuerung ermöglicht eine Online-Modifikation der jedem Kanal zugeteilten Energie. Weitere Funktionen beinhalten die Statusmeldung, wie z.B. Meldung der von jedem Kanal verbrauchten Energie, alle Kanalausfälle und alle Ausfälle innerhalb der Energie/Daten-Kombinatoreinheit selbst.

In der integrierten Ausführungsform ist die Funktionalität der Energie/Daten-Kombinatoreinheit in einen herkömmlichen Hub oder Switch mit LAN-Konnektivität, wie z.B. in einen 10, 100 oder 1000 BaseT integriert. Die interne Energieversorgung ist so modifiziert, dass sie die erhöhte Belastung des normalen Hub-Betriebs und der Fernenergiespeisefunktionen unterstützt. Eine Leitungsschnittstellenschaltung ist zwischen den Ausgangsanschlüssen und der internen Vernetzungsschaltung des Hubs eingefügt. Zusätzlich ist die Filterungs- und Schutzschaltung hinzugefügt, um die Leitungsschnittstellenschaltung mit der Energieversorgung zu verbinden. Jeder von den Standard-LAN-Anschlüssen wird durch einen kombinierten Daten-plus-Energie Anschluss ersetzt. Diese integrierte Ausführungsform dient dazu, die Gesamtsystemkosten zu reduzieren, den benötigten Platz zu reduzieren und reduziert die Komplexität des Netzes. Es erfordert jedoch eine Modifikation des herkömmlichen Hub oder Switch.

Sowohl in den externen als auch integrierten Ausführungsformen werden die von dem Energie/Daten-Kombinator empfangenen Daten bidirektional von jedem Kanaleingang zu seinem entsprechenden Kanalausgang übertragen. Die Energie wird in jedem Kanalausgangsanschlusseingespeist. Der Betrag der jedem Ausgangskanal zugeteilten Energie kann unabhängig eingestellt werden. Zusätzlich ist jeder Ausgangskanal selbst gegen Kurzschluss- und Überlastbedingungen geschützt.

Ferner können in Verbindung mit der Umgebung des externen Energie/Daten-Kombinators zwei zusätzliche LAN-Anschlüsse optional bereitgestellt sein. Ein Eingangs-LAN-Anschluss und ein Ausgangs-LAN-Anschluss können vorgesehen sein, wodurch während des normalen Betriebs zwei Anschlüsse miteinander gebrückt sind. Der herkömmliche Hub oder Switch wird über den Ausgangs-LAN-Anschluss gespeist. Der Eingangs-LAN-Anschluss wird mit der stromauf liegenden Netzvorrichtung z.B. dem Hub oder dem Switch verbunden. Im Falle eines Stromnetzausfalls trennt die Energie/Daten-Kombinatoreinheit die Eingangs- und Ausgangs-LAN-Anschlüsse und leitet die Datenkommunikation von dem Eingangs-LAN-Anschluss direkt auf einen oder mehrere Ausgangskanäle. Somit wird sowohl Daten- als auch Energiekontinuität in dem Falle bereitgestellt, dass der stromauf liegende Daten-Hub oder Switch nicht arbeitet.

Es wird nun Bezug auf 28 genommen, welche ein Blockdiagramm einer Energie/Daten-Splittereinheit zur Trennung der elektrischen Energie von der Datenkommunikationsstruktur darstellt. Wie vorstehend beschrieben, hat der Energie/Daten-Splitter die Funktion, einen LAN-Kanal an seinem Eingang aufzunehmen, der sowohl Energie als auch Daten gleichzeitig über dieselben Kabeldrähte transportiert, und die zwei Signale in ein Energiesignal und ein Datensignal zu trennen. Diese beiden Signale werden dann an die angeschlossene Netzvorrichtung weitergeleitet. Die zwei Ausgangssignale können zwei getrennte Kabelverbindungen, d.h., eine für Daten und eine für Energie aufweisen. Die Datenkabelverbindung verhält sich wie ein für Datenkommunikation ausgelegter Standard-LAN-Datenkanal, der. Die Energiekabelverbindung dient zum Betreiben der Energielasten mit aus dem kombinierten Eingangssignal entzogener Energie. Der Energie/Daten-Splitter hat die Funktion, die Eingangsspannung von der Ausgangsspannung zu isolieren. Zusätzlich kann ein AC/DC- oder DC/DC-Spannungswandler verwendet werden, um die Eingangsspannung auf einen oder mehrere Spannungspegel umzusetzen, um spezifische Anforderungen der angeschlossenen Netzvorrichtungen zu erfüllen.

Der insgesamt mit 3200 bezeichnete Energie/Daten-Splitter weist eine Leitungsschnittstellenschaltung 3202, Filterungs- und Schutzschaltung 3206, einen Energiewandler 3208 und eine Steuerung 3204 auf. Der Splitter 3200 wird normalerweise zwischen der LAN-Wandauslasssteckdose und der Netzvorrichtung angeschlossen. Funktionell verhindert der Energie/Daten-Splitter 3200 den Durchlass von Hochfrequenzsignalen durch den Energieausgang, indem er für hohe Frequenzen eine hohe Impedanz darstellt, ermöglicht den Durchgang von Niederfrequenz- und DC-Energiesignalen, und verhindert die Durchleitung von Hochfrequenzstörungen aus dem Energiewandlereingang zu dem Datenkanal.

Die Leitungsschnittstellenschaltung 3202 weist einen Daten-plus-Energie Eingangsanschluss 3210 und einen Ausgangsanschluss 3212 nur für Datenkommunikation auf. Die entzogene Energie wird über einen Energieausgangsanschluss 3214 ausgegeben. Die Leitungsschnittstellenschaltung 3202 empfängt das Signal aus einem LAN-Kanal und stellt eine Hochpassfilterung bereit, um einen ungestörten bidirektionalen Transport des Datenkommunikationssignals von dem Daten-plus-Energie Eingangsanschluss 3210 zu dem Ausgangsanschluss 3212 nur für Daten zu ermöglichen.

Die Filterungs- und Schutzschaltung 3206 stellt eine Tiefpassfilterung zwischen dem Daten-plus-Energie Eingangsanschluss 3210 und dem Eingang des Energiewandlers 3208 bereit. Der Energiewandler 3208 akzeptiert die aus dem LAN-Kanal entzogene Spannung und hat die Funktion, diese in eine oder mehrere Ausgangsspannungen umzuwandeln. Der Energiewandler 3208 kann einen AC/DC- oder einen DC/DC-Spannungswandler abhängig von der aus dem LAN-Kanal entzogenen Spannung aufweisen. Der Energiewandler kann dafür angepasst sein, eine beliebige Anzahl von Spannungen in Abhängigkeit von den spezifischen Anforderungen der an den Energie/Daten-Splitter 3200 angeschlossenen Netzvorrichtungen erzeugen.

Die Steuerung 3204 hat, geeignet programmiert, die Funktion, den Betrieb der Komponenten innerhalb des Energie/Daten-Splitters 3200 zu verwalten und zu steuern und Telemetriefunktionen für eine externe Verwaltungseinheit bereitzustellen. Die Steuerung hat die Funktion, mit einer Verwaltungseinheit zu kommunizieren, die entweder lokal oder abgesetzt über das Netz verbunden ist. Weitere optionale Funktionen umfassen die Statusmeldung, wie z.B. die Meldung der von jedem Kanal verbrauchten Energie, aller Kanalausfälle und aller Ausfälle innerhalb des Energie/Daten-Splitters selbst.

In der integrierten Ausführungsform ist die Energie/Daten-Splitterfunktionalität in eine herkömmliche Netzvorrichtung, wie z.B. ein IP- oder LAN-Telefon, einen tragbaren oder Desktop-Computer integriert. Die Netzvorrichtung ist so modifiziert, dass sie das kombinierte Energie/Daten-Signal empfängt. Der Standard LAN-Anschluss und der Energieport sind durch einen kombinierten Daten-plus-Energie Anschluss ersetzt. Eine Leitungsschnittstellenschaltung ist zwischen den Eingangsanschluss und den internen Netzdaten- und Energieeingangsanschluss eingefügt. Zusätzlich ist die Filterungs- und Schutzschaltung hinzugefügt, um die Leitungsschnittstellenschaltung mit der Energieversorgung zu verbinden. Diese integrierte Ausführungsform dient zur Reduzierung der Gesamtsystemkosten, zum Reduzieren des erforderlichen Platzes und reduziert die Komplexität des Netzes. Sie erfordert jedoch eine Modifikation einer herkömmlichen Netzvorrichtung.

Es wäre in Hinblick auf Komplexität und Kosten ineffizient, ein Energielieferungs- und Verteilungsnetz unter der Annahme aufzubauen, dass jeder Netzanschluss und Knoten gleichzeitig die maximal zugeordnete Ausgangsleistung verbraucht. Zusätzlich würde ein Energienetz wahrscheinlich Energie-"Flaschenhälse" über dem Datennetz erzeugen und die Verwendung einer speziellen Verkabelung erzwingen, die nicht für übliche LAN-Installationen Standard ist. Ferner würden die zur Implementierung eines derartigen Energienetzes verwendeten Geräte höchst wahrscheinlich die Wärme und Energiespezifikationen von Standard-Netzvorrichtungs-Schränken, welche dafür ausgelegt sind, stapelbare Hubs, Switches, Router und verschiedene Arten von Netzverwaltungseinheiten aufzunehmen, überschreiten, was dazu führt, dass derartige Geräte nicht aufgenommen werden können.

Daher kann das Power-over-LAN-System der vorliegenden Erfindung bei dem Aufbau des Energienetzes die statistischen Muster nutzen, die den erwarteten Energieverbrauch während (1) des normalen Netzbetriebs und während (2) des Notbetriebs im Falle eines Gebäudestromversorgungsausfalls anzeigen.

Die Verwaltungseinheit 3164 (26A) weist Software auf, die auf jedem mit dem Netz verbundenen PC oder Server ausgeführt werden kann. Die Verwaltungseinheit hat die Funktion, Telemetrie- und Steuerinformation an die Power-over-LAN-Komponenten, wie z.B. die Energie/Daten-Kombinatoren und Splitter zu übertragen, die über das Netz verteilt sind. Das Datenkommunikationsnetz selbst transportiert die Datenmeldungen zwischen den Power-over-LAN freigegebenen Geräten und der Verwaltungseinheit. Die Verwaltungseinheit stellt Überwachungs- und Lieferungsfunktionen bereit. Die Lieferungsfunktion weist verfügbare Energieressourcen in einer analogen Weise zum verwalteten Netzdatenverkehr zu und dient dafür, den Energiepfad über das Netz von der Quelle zur Senke zu konfigurieren.

Ein Netzwerkverwalter ist in der Lage, das Systemverfahren zur Handhabung derjenigen Netzanschlüsse zu ermitteln, die keine Last, Überlast oder Stromleckage nach Masse anzeigen. Die Energie an einem fehlerhaften Anschluss kann abgeschaltet oder auf einen gewünschten Wert begrenzt werden. Der Neustart aus einem Abschaltzustand kann automatisch auf der Basis eines Anschlusszustandes erfolgen oder kann manuell durchgeführt werden. Jeder Anschluss kann individuell in Abhängigkeit von der Systemeinrichtungskonfiguration konfiguriert werden.

Man beachte, dass jeder Energie/Daten-Kombinator so aufgebaut sein kann, dass er unabhängig oder über eine externe Steuerung verwaltet werden kann. Jeder Energie/Daten-Kombinator kann eine spezielle LAN-Datenverbindung aufweisen oder er kann eine serielle/parallele Kommunikation zu einem Netzhostsystem aufweisen, das wiederum Telemetrie- und Steuerdaten an das Netz-LAN überträgt.

Im Falle eines Gebäudestromversorgungsausfalls kann es sein, dass bestimmte Netzvorrichtungen und Knoten, z.B. Hubs, Router, Bridges, Switches, usw. umgangen werden müssen, um eine Daten- und Energiekontinuität zwischen kritischen Netzknoten, Terminals und Geräten aufrechtzuerhalten. Die elektrische Energie, die durch einen einzigen großen LAN-Kanal zugeführt wird, sollte in den meisten Fällen ausreichen, um die Großzahl der Netzvorrichtungen zu betreiben. Dieser LAN-Kanal würde wahrscheinlich jedoch nicht ausreichen, um gleichzeitig einen normalen Netz-Hub/Switch und alle mit ihm verbundenen Netzvorrichtungen zu betreiben. Zusätzlich sind LAN-Geräte typischerweise nutzlos, sofern sie nicht sowohl Energie als auch Datenkommunikation gleichzeitig empfangen. Das Power-over-LAN-System der vorliegenden Erfindung hat die Funktion, den Strom elektrischer Energie und Datenkommunikationen in dem Falle eines Stromausfalls sicherzustellen. Die LAN-Knoteneinheiten, d.h., Hubs, Switches, usw. und Netzvorrichtungen schalten auf einen Betriebsmodus mit verringerter Energie während Gebäudestromversorgungsausfällen um. Wenn sich eine Vorrichtung in einem Betriebsmodus mit verringerter Energie befindet, reduziert sie ihre Datenverarbeitungsbandbreite und/oder Verarbeitungsaktivitäten und hält nur einige wenige Anschlüsse aktiv und schaltet ihre restlichen Anschlüsse ab, um ihren Gesamtenergieverbrauch zu reduzieren. Somit kann eine Batterie-basierende UPS verwendet werden, um mehrere kritische Netzelemente über längere Zeitdauer zu unterstützen.

Der Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht durch das was hierin vorstehend speziell dargestellt und beschrieben wurde, beschränkt ist. Stattdessen umfasst der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung sowohl Kombinationen als auch Subkombinationen von verschiedenen hierin vorstehend beschriebenen Merkmalen sowie Modifikationen und Varianten davon, welche für den Fachmann auf diesem Gebiet erkennbar sind und nicht dem Stand der Technik entsprechen.


Anspruch[de]
Lokales Netz, aufweisend:

mehrere lokale Netzknoten (62);

eine LAN-Vermittlung (84);

ein Energieversorgungs-Subsystem (80);

eine mehrere verdrillte Leitungspaare aufweisende Kommunikationsverkabelung (61), die die mehreren Knoten (62) mit der Vermittlung (84) durch das Energieversorgungs-Subsystem (80) verbindet, um eine Datenkommunikation bereitzustellen;

dadurch gekennzeichnet, dass

das Energieversorgungs-Subsystem (80) so arbeitet, dass es Energie an wenigstens einen von den lokalen Netzknoten (62) durch die Kommunikationsverkabelung (61) über wenigstens eines von den verdrillten Leitungspaaren innerhalb der Verkabelung, das nicht für Datenkommunikation verwendet wird, liefert; wobei das Energieversorgungs-Subsystem (80) so arbeitet, dass es Energie in die Kommunikationsverkabelung (61) im Wesentlichen ohne Beeinflussung der Datenkommunikation einkoppelt;

das Energieversorgungs-Subsystem (80) eine Energieverwaltungs- und Steuereinheit (2088) enthält, die die Zuführung von Energie an wenigstens einige von den mehreren lokalen Netzknoten (62) durch die Kommunikationsverkabelung (61) steuert und eine Strombegrenzungsschaltung (274) enthält, um den in die Kommunikationsverkabelung (61) gelieferten Strom zu kontrollieren;

und die Energieverwaltungs- und Steuereinheit (2088) so arbeitet, dass sie über das wenigstens eine verdrillte Leitungspaar innerhalb der Verkabelung, das nicht zur Datenkommunikation bei wenigstens einem Knoten verwendet wird, an welchen Energie über die Kommunikationsverkabelung (61) übertragen werden soll, eine Abfrage ausführt, um zu ermitteln, ob es die Eigenschaften des Knoten zulassen, Energie über das wenigstens eine verdrillte Leitungspaar der Kommunikationsverkabelung (61) zu empfangen.
Netz nach Anspruch 1, wobei die Strombegrenzungsschaltung (274) so arbeitet, dass sie einen ersten Strombegrenzungspegel bereitstellt, welcher niemals überschritten wird, und einen zweiten Strombegrenzungspegel, welcher nicht länger als für eine vorbestimmte Zeitdauer überschritten wird. Netz nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abfrage wenigstens eines Knotens das Messen der Spannung über der Kommunikationsverkabelung (61), die mit dem Knoten verbunden ist, welcher gerade abgefragt wird, und Ermitteln, ob die gemessene Spannung innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt, beinhaltet. Netz nach Anspruch 3, wobei ein Knoten, für welchen die gemessene Spannung innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, als ein Knoten zur Energieversorgung über das LAN markiert wird. Netz nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abfrage wenigstens eines Knotens ein Messen der Spannung über der Kommunikationsverkabelung (61), die mit dem Knoten verbunden ist, welcher gerade abgefragt wird, und Ermitteln, ob die gemessene Spannung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, beinhaltet. Netz nach Anspruch 5, wobei ein Knoten, für welchen die gemessene Spannung den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, als ein mit externer Spannung versorgter Knoten markiert wird. Netz nach Anspruch 1, wobei das lokale Netz ferner aufweist:

eine Berichtsfunktionalität, die so arbeitet, dass sie einen Bericht bezüglich des Status des wenigstens einen von den mehreren Knoten (62) ausgibt.
Netz nach Anspruch 7, wobei der Bericht einen Bericht über wenigstens eine Eigenschaft wenigstens eines Knotens von den mehreren Knoten (62) enthält. Netz nach Anspruch 8, wobei die wenigstens eine Eigenschaft eine Anzeige des Energieverbrauchs wenigstens eines Knotens von den mehreren Knoten (62) umfasst.






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