经由以太网链路连接两件装备的设备以及用于一件此类装备的扩充基座.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104040941 A (43)申请公布日 2014.09.10 CN 104040941 A (21)申请号 201380004823.5 (22)申请日 2013.01.09 1250211 2012.01.09 FR H04L 12/10(2006.01) G06F 13/14(2006.01) H04L 9/00(2006.01) (71)申请人 萨甘安全防护公司 地址 法国布洛涅 - 比扬古 (72)发明人 C豪瑞 F吉约 J-M库尔泰耶 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 管琦琦 (54) 发明名称 经由以太网链路连接两。

2、件装备的设备以及用 于一件此类装备的扩充基座 (57) 摘要 用于把第一件电子装备 (100) 连接到第二件 电子装备 (101) 的连接设备 (1)， 该设备包括 ： 两 个以太网类型接口 (10.1,10.2)， 该两个以太网 类型接口通过上行线路 (2.b) 和下行线路 (2.a) 链接到一起并且它们中的每一个被安排成链接到 多件装备中相应的一个并且按差分模式传送数 据 ； 两个电源模块 (15.1,15.2)， 每一电源模块与 多件装备中的相应一个相关联并且在上行和下行 线路间按共模模式连线以便以交流电传送电源载 运信号 ； 以及两个副传输模块 (17.1,17.2)， 每一 副传输模。

3、块与所述电源模块中的相应一个相关联 并且被安排成通过调制电源载运信号使数据能被 传送。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.07.04 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2013/050320 2013.01.09 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/104683 FR 2013.07.18 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104040941 A CN 104040941 A。

4、 1/1 页 2 1. 用于把第一件电子装备 (100) 连接到第二件电子装备 (101) 的连接设备 (1)， 所 述设备包括 ： 两个以太网类型接口 (10.1,10.2)， 所述两个以太网类型接口通过上行线路 (2.b) 和下行线路 (2.a) 链接到一起并且它们中的每一个被安排成链接到多件装备中相应 的一个并且按差分模式传送数据 ； 两个电源模块 (15.1,15.2)， 每一电源模块与多件装备 中的相应一个相关联并且在上行和下行线路间按共模模式连线以便以交流电传送电源载 运信号 ； 以及两个副传输模块 (17.1,17.2)， 每一副传输模块与所述电源模块中的相应一 个相关联并且被安。

5、排成通过调制电源载运信号使数据能被传送。 2. 根据权利要求 1 的设备， 其特征在于， 第一件装备 (100) 的副传输模块 (17.1) 被安 排成通过相移键控来执行调制。 3. 根据权利要求 1 的设备， 其特征在于， 第二件装备 (101) 的副传输模块 (17.2) 被安 排成通过调制电流消耗来传送数据。 4. 根据权利要求 3 的设备， 其特征在于， 电流消耗的调制与上行数据流同步， 以供作为 所消耗电流中的峰值时间位置相对上行数据流的函数来编码数据。 5.根据权利要求1的设备， 其特征在于， 所述传输模块(17.1,17.2)被安排成同时地提 供双向传输。 6.根据权利要求1的设。

6、备， 其特征在于， 所述传输模块(17.1,17.2)被安排成交替地提 供双向传输。 权 利 要 求 书 CN 104040941 A 2 1/4 页 3 经由以太网链路连接两件装备的设备以及用于一件此类装 备的扩充基座 0001 本发明涉及用于把两件诸如计算机单元的电子装备 ( 例如服务器及终端或外围 设备 ) 连接到一起的设备。 0002 通过使用以太网链路的连接设备把多件电子装备连接到一起是已知的。 连接设备 具有两个以太网接口， 该两个以太网接口通过上行线路和下行线路链接到一起并且各自被 安排成与多件装备中相应的一个链接以便以差分模式执行数据传输。 这使得能够以高速率 传送数据， 如今。

7、常规的速率是在 100 兆比特每秒 (Mb/s) 到 1000Mb/s 的范围内。 0003 在某些应用中， 提供用于传送敏感信息的安全链路是必需的。 遗憾地， 以上类型的 常规以太网链路由于其特别的原理除非对接口作出复杂的修改并限制数据速率， 否则仅提 供相对低级别的安全性。 在这样的情况下， 惯例是在多件装备间提供第二链路， 所述第二链 路通过与多件装备相关联的第二连接设备建立。 遗憾地， 在机载航空应用中， 添加第二连接 设备在重量方面是不利的。 0004 做出将装备耦合到电力网络的提供也是必需的， 其中通过电缆来实现所述提供， 该电缆存在除连接设备重量之外附加的重量。 0005 本发明。

8、的目标在于提供一种用于把多件电子装备链接到一起同时根本不呈现或 呈现出少数上述缺点的装置。 0006 为此， 本发明提供用于把第一件电子装备连接到第二件电子装备的连接设备， 该 设备包括 ： 两个以太网类型接口， 该两个以太网类型接口通过上行线路和下行线路链接到 一起并且它们中的每一个被安排成与多件装备中相应的一个链接并以差分模式传送数据 ； 两个电源模块， 每一电源模块与多件装备中的相应一个相关联并且在上行和下行线路间以 共模模式连线以便以交流电传送电源载运信号 ； 以及两个副传输模块， 每一副传输模块与 该电源模块中的相应一个相关联并且被安排成通过调制电源载运信号使数据能被传送。 0007。

9、 因此， 本发明的设备使得其有可能在上行和下行线路上具有按差分模式的以太网 类型的数据传输链路， 以及在上行和下行线路上具有按共模模式的数据传输链路。连接设 备还用来经由另一件装备给多件装备中的一个供能。这导致重量和体积上的节省。以太网 链路还使得能够跨相对长的距离进行通信。 0008 优选地， 第一件装备的副传输模块被安排成通过相移键控来执行调制。 0009 这一调制技术尤其好地适用于向第二件装备传送数据。 0010 更优选地， 第二件装备的副传输模块被安排成通过调制电流消耗来传送数据， 并 且有利地， 该电流消耗的调制与上行数据流同步以供作为所消耗的电流中的峰值时间位置 相对上行数据流的函。

10、数来编码数据。 0011 这使得数据能够被简单地传送到第一件装备。 0012 在两种替换性双向通信技术中 ： 0013 传输模块被安排成同时地提供双向传输 ； 以及 0014 传输模块被安排成交替地提供双向传输。 0015 在阅读了下面的对本发明的特定的非限制性实施例的描述之后， 本发明的其他特 说 明 书 CN 104040941 A 3 2/4 页 4 征以及优点将变得显而易见。 0016 参考附图， 在附图中 ： 0017 图 1 是根据本发明的设备的电路的示意图 ； 以及 0018 图 2 是示出数据传输时序的示意图。 0019 参考附图， 根据本发明的连接设备用于使第一件电子装备 1。

11、00( 在这一示例中为 计算机服务器类型的主装备 ) 能够与第二件电子装备 101( 在这一示例中为计算机终端类 型的从电子装备 ) 耦合。然而， 本发明能够与其它类型的通信电子装备联用。 0020 多件装备 100 和 101 二者均被提供有以太网类型的相应外部耦合端口。 0021 本发明的连接设备 ( 被给予总体标记 1) 包括 ： 主耦合单元 10.1 和从耦合单元 10.2， 主耦合单元 10.1 和从耦合单元 10.2 是通过包括传送线 2.a 和接收线 2.b 的以太网 类型链路 2 而链接到一起的以太网接口。传送线 2.a 和接收线 2.b 各自由以太网电缆中的 相应一对导体形成。

12、。 0022 主耦合单元10.1拥有在该件装备100外部的耦合端口， 并且经由相应的隔离变压 器 13.1 或 14.1 链接至传送线 2.a 和接收线 2.b。 0023 从耦合单元 10.2 拥有在装备 101 外部的耦合端口， 并且经由相应的隔离变压器 13.2 或 14.2 链接至传送线 2.a 和接收线 2.b。 0024 主耦合单元 10.1 还链接至在传送线 2.a 和接收线 2.b 间按共模模式连线的电源 模块 15.1 以经由电隔离在链路上传送交流电 (AC)。通过隔离变压器 16.1 提供该电隔离， 该隔离变压器 16.1 使其次级绕组连接至变压器 13.1 的次级绕组的中。

13、点和变压器 14.1 的 初级绕组的中点。 0025 该电源模块 15.1 被安排成以低到足以避免干扰通信且高到足以限制变压器 16.1 的尺寸的频率来供电。在本实例中可使用的频率范围从 2 千赫兹 (kHz) 到 100kHz， 否则为 从 2kHz 到 10kHz。在本实例中变压器优选被安排成提供好于 1500 伏特 (V) 的电隔离 ( 既 用于直流电 (DC)， 又用于低频及高频 AC)。 0026 电源模块 15.1 由此包括 DC/AC 转换器， 该 DC/AC 转换器被隔离以供在链路 2 上传 送功率并且该 DC/AC 转换器与调节器组件相关联。该调节器组件被安排成在链接到从耦合。

14、 单元 10.2 的电源模块 15.1 的输出处在均方根 (rms) 电压值上执行伺服控制以及在 ( 正弦 波 ) 电流波形上执行伺服控制。提供在波形上执行的伺服控制以限制电磁干扰的任何风 险。这用于避免诸如装备 101 可能无法容适的且将需要在装备 101 处提供大量滤波器元件 的切换噪声 ( 或 “毛刺” ) 之类的电源故障。 0027 该耦合单元10.2连接至电源模块15.2， 电源模块15.2在传送线2.a和接收线2.b 间按共模模式连线以经由电隔离在链路上接收AC。 通过隔离变压器16.2提供该电隔离， 该 隔离变压器 16.2 使其初级绕组连接至变压器 13.2 的初级绕组的中点和。

15、变压器 14.2 的次 级绕组的中点。电源模块 15.2 被隔离且由此用于从链路 2 接收功率。 0028 外围耦合单元的电源模块 15.2 包括被给予整体标记 18 的整流器电路， 该整流器 电路包括二极管桥和电容器。 0029 本发明的设备用于在传送线路和接收线路上(经由以太网电缆2的对中的一个传 送 V+， 且经由以太网电缆 2 的对中的另一个传送 V ) 按共模模式传送电源电压作为 AC 电源载运信号。在航空应用中， 认为能传送的最大功率级别是 30 伏特安培 (VA)( 在 10kHz 说 明 书 CN 104040941 A 4 3/4 页 5 到 100kHz 范围内的频率处为 。

16、28Vrms且至少 1Arms)。在两个参数的基础上调节电源信号 ： rms 电压和电流的波形。在源处， 测量 rms 电压并且发电机被伺服控制以递送预定电压 ( 例如， 28V)而不管电流的波形。 还在电流的波形上执行伺服控制。 更具体而言这包括在正弦波形 上的伺服控制， 如上所述。这使得能够通过限制电磁干扰来简化接收机部分。具体而言， 整 流器电路 18 中的二极管桥的二极管的切换噪声被限制或被去除而无需具有用以大量滤波 器元件的资源。为该信号选择的频率 ( 在这一示例中优选落在 2kHz 到 100kHz 的范围内 ) 低到足以避免干扰通信且高到足以最小化变压器的尺寸。 0030 对于 。

17、DC， 通过变压器来提供隔离， 而对于 AC 通过前端安装 (front-mounted) 的变 压器的存在将电容性耦合最小化。 在耦合的变压器中电容性耦合低， 并且有可能在线路2.a 和 2.b 的每一个中添加串联的共模电感器以便补偿它们的阻抗在高频处的下降。 0031 因此， 从电子装备的计算机由主电子装备供能。 仅主电子装备具有电源， 由此减轻 计算机系统结构以及简化其维护。 0032 通过调制电源载运信号每一电源模块 15.1、 15.2 与用于传送数据的副传输模块 17.1、 17.2 相关联。 0033 副传输模块17.1具有微控制器类型或现场可编程门阵列(FPGA)类型的控制电路。

18、 18， 该控制电路首先连接至与变压器 16.1 的初级绕组相连的功率桥 20 的开关 19 以供数据 传输目的， 且其次连接至用于测量所传送的电流的部件以供数据接收目的。 0034 副传输模块 17.2 经由隔离变压器 21 连接至线路 2.a 和 2.b 以供接收数据。隔离 变压器 21 具有连接至变压器 13.2 的初级绕组的中点和变压器 14.2 的次级绕组的中点的 初级绕组， 以及连接至副传输模块 17.2 的次级绕组。副传输模块 17.2 还连接至在与电阻 器 23 串联的二极管桥的输出支路间连线的开关 22。 0035 在操作中， 副传输模块 17.1 把数据 A 转换成双相流 。

19、B( 使用双相 L 编码 ) 并且它 控制开关 19 来对应地调制电源载运信号的电压。 0036 副传输模块17.2在双相流B上同步它本身并且转换所述流以恢复所传送的数据。 0037 为了传送数据， 副传输模块 17.2 使用副传输模块 17.1 所发送的数据接收时钟以 便通过用于在所传送的流上创建消耗命令的锁相环来同步传送时钟。通过作用于开关 21， 消耗命令导致在每一单元 (cell) 中对应于数据的时间位置处的消耗上涨或峰值。在图 2 所示的示例中， 可见所消耗的电流C呈现出消耗峰值 ： 在该单元开始处的消耗峰值是值0而 在该单元的结束处的消耗峰值是值 1。第二件装备的副传输模块由此被安。

20、排成通过调制所 消耗的电流 C 来传送数据， 其中所消耗的电流 C 的调制与上行数据流同步以便作为所消耗 的电流的峰值时间位置相对上行数据流的函数来编码数据 D。 0038 一接收， 副传输模块 17.1 就检测电流消耗峰值。在测量电流的基础上， 有可能在 采样之后计算所消耗的电流 C 的平均值以及通过微分器在其中定位有峰值的时间窗口或 单元中来揭示消耗峰值。随后从其推导出数据 D。 0039 数据由此被双向且同时地传送。 0040 尽管未示出， 但是在这一示例中提供低通类型的滤波器装置以防止经由副传输模 块 17.1、 17.2 的数据传输干扰以太网数据流。 0041 当然， 本发明不限于所描述的实施例， 而是覆盖落在由所附权利要求限定的本发 明的范围内的任何变型。 说 明 书 CN 104040941 A 5 4/4 页 6 0042 具体而言， 电源模块 15.2 可以是数字模块并且可以包括功率因数校正 (PFC) 设 备。 0043 在一个变体中， 传输模块被安排成交替地提供双向传输。 说 明 书 CN 104040941 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104040941 A 7 。