识别供电源的制作方法

1.本说明书涉及识别供电源，特别地用于在数据中心中具有多个电源和端点的数据中心中应用。本说明书进一步涉及对电力网络拓扑例如包括源和配电单元的电力链的识别。


背景技术：

2.现今，几乎所有it服务器都提供多个电源(至少两个)以提供冗余，从而改善可用性。最佳实践是在单独的供电源上连接每个电源。时常，这通过将每个电源连接到单独的pdu(配电单元)来完成，其中这些pdu中的每一个本身连接到单独的ups(不间断电源系统/电源)。
3.在此架构中，识别整个电力链，即识别哪个pdu连接在哪个ups上，对于确保在电力敷设电缆中不出错是至关重要的。此外，操作员和技术员正在寻找简单且鲁棒的方法来自动地检查双电源是否连接到同一供电源。
4.国际专利申请wo2016/099938a1公开了通过控制从供电源生成的ac电压的波形用信令通知供电源例如ups的状态。
5.美国专利us9,608,440涉及配电系统和方法，并且更具体地，涉及用于监测和/或控制配电系统的系统和方法。在实施方式中，配电网络的组件，诸如不间断电源(ups)，被操作以在配电网络的至少一部分中生成扰动。经历扰动的网络的至少一个节点被识别并且响应于识别该至少一个节点而确定配电网络的拓扑。


技术实现要素：

6.本说明书涉及识别供电源，特别地用于在数据中心中具有多个电源和端点的数据中心中应用。本说明书进一步涉及对电力网络拓扑例如包括源和配电单元的电力链的识别。
7.根据本说明书的各方面，使用振幅键控和频移键控的组合以便以供电源的ac输出信号用信号通知对供电源的识别的调制技术被使用。本说明书的上下文中的调制技术包括使用振幅键控和频移键控的组合并且允许通过供电源的ac输出信号作为载体来传送两个或更多个信息信号的任何调制，其中两个信息信号特别地彼此正交。这种调制具有这样的优点，即和仅仅控制ac输出信号的单个参数如振幅对比能够增加比特速率，使得利用非常低的频率调制，能够在较短的时间跨度内用信号通知相对大量的数据，这使它变得适合于与诸如在备用或电池模式下以有限工作时间操作的ups的电源一起使用。
8.根据本说明书的一个方面，提供了一种用于识别供电源的方法，该方法包括：由供电源提供ac输出信号；以及通过使用振幅键控和频移键控的组合对供电源的ac输出信号进行调制来用信号通知对供电源的识别。
9.通过使用振幅键控和频移键控的组合对供电源的ac输出信号进行调制来用信号通知对供电源的识别可以包括生成对供电源的标识符进行编码的符号的帧，并且通过使用
振幅键控和频移键控的组合对供电源的ac输出信号进行调制来传送所生成的帧。
10.生成对供电源的标识符进行编码的符号的帧可以包括通过帧的许多比特并且特别地使用用于错误码校正的许多比特来对供电源的标识符进行编码。
11.调制可以使用比ac输出信号的频率低得多的调制频率。特别地，调制频率可以低于10赫兹，特别地介于1赫兹与10赫兹之间。它也可以低于1赫兹，例如0.1赫兹，或者甚至低于0.1赫兹。
12.可以选择调制频率，使得完全用信号通知对供电源的识别的时间跨度介于1秒与15分钟之间，并且通常为约30秒或短于30秒。
13.调制参数(电压和频移)以及调制频率它本身(即符号速率)可以是可配置的以便适应电力链约束和电力质量要求。
14.或者，ac输出信号的振幅和相位可以根据预定义调制方案，例如像诸如与qam4、qam16或qam64类似的方案的方案一样的正交振幅调制而变化。
15.根据本说明书的另一个方面，提供了一种供电系统，该供电系统包括：供电源，该供电源提供ac输出信号；以及控制电路，该控制电路被配置为通过使用振幅键控和频移键控的组合对ac输出信号进行调制来用信号通知对供电源的识别。
16.供电源可以包括ups，并且其中控制电路被配置为操作ups的逆变器以用信号通知识别。
17.供电系统还可以包括用于接收一个或多个信号以用于由控制电路控制对供电源的ac输出信号进行调制的接口。
18.本说明书的又一方面涉及一种监视装置，该监视装置用于在操作上耦合到由如本文所描述的供电系统供电的至少一个负载并且被配置为做出供电系统的供电源的ac输出信号的测量结果，其中该监视装置被配置为从至少一个负载接收测量结果并且通过对所接收到的测量结果进行解调和解码来确定对供电系统的供电源的识别。
19.监视装置还可以被配置为通过使供电源的ac输出信号的调制的参数与从负载接收到的经解调和解码的测量结果相匹配来确定电力链拓扑。
20.或者，在至少一个负载中执行解调(和任选地解码)。负载然后通过通信接口向监视装置传送经解调(和解码)的符号，所述符号是或表示供电源的标识符。
21.监视装置可以被进一步配置为控制对供电源的ac输出信号进行调制的一个或多个参数。监视装置可以被进一步配置为取决于至少一个负载，例如取决于至少一个负载的性质，诸如至少一个负载的测量能力或准确度，适配对供电源的ac输出信号进行调制的一个或多个参数的控制。
22.根据本说明书的又一方面，提供了一种系统，该系统包括：至少一个负载，该至少一个负载被配置为由如本文所描述的供电系统供电并且被配置为做出ac输入信号的测量结果，其中每个负载包括用于发送测量结果的接口；以及监视装置，该监视装置如本文所述并且在操作上耦合到至少一个负载的接口以及被配置为从至少一个负载接收测量结果并且通过对被测信号进行解调并且对所接收到的测量结果进行解码来确定对供电系统的供电源的识别。如已经描述的，每个负载或这些负载中的仅一个或多个也可以被配置为对被测信号进行解调，并且任选地对经解调的被测信号进行解码。在这种情况下，通过接口将经解调(和解码)的符号发送到监视装置。
23.下文在附图和说明书中阐述一个或多个实施方式的细节。根据说明书和附图，并且根据权利要求，其他特征和优点将是显而易见的。
附图说明
24.图1是图示了根据实施方式的系统的示意图；
25.图2是图示了根据实施方式的供电系统的电压-频率域中的qam16星座曲线图；以及
26.图3是图示了根据另一个实施方式的系统的示意图。
具体实施方式
27.在下文中，功能上类似或相同的元件可以具有相同的附图标记。绝对值在下文仅通过示例示出，而不应该被解释为限制性的。
28.本说明书描述了供电源ac输出信号的振幅和频率的极低频调制技术，使得连接到供电源的装置能够通过测量供电输出信号的振幅和频率来识别它们被供电的源。由于所应用的调制技术使用仅几赫兹特别地低于1赫兹的极低调制频率，所以此供电源识别解决方案能够被应用于特别地通过使用监视软件几乎所有可管理装置。
29.可管理装置是被配置为通过通信端口例如it服务器的ipmi(智能平台管理接口)或ups和配电单元的snmp(简单网络管理协议)接口来检索和/或接收消息的装置。以那种方式，用于确定对供电源的识别的解调算法不需要被嵌入在装置内部。例如，伊顿的ups监视软件可以在配对活动期间获取装置的测量结果。一旦完成，此软件就然后能够后处理所获取的测量结果，从而对ups识别进行解调和解码。然而，也可以将该方法学的至少部分嵌入在可管理装置中，例如可能将解调算法或解调和解码算法(其可以包括错误校正)嵌入在可管理装置中。
30.为了在使调制频率保持低的同时提高比特速率，应用了供电源ac输出信号的振幅和频率的正交调制(qm)。通过应用qm，能够增加每个符号中包含的比特数，并且可以减少帧时间，或者可以使吞吐量最大化，这使它变得适合于需要快速电力链拓扑识别的应用。
31.此外，为了提高通信鲁棒性(针对噪声、负载影响等)，能够将错误码校正附加到有效载荷数据以形成帧。
32.图1示出了包括两个供电系统10、10’的系统，每个供电系统具有作为供电源的ups 12、12’以及用于用qm技术对供电源的ac输出信号进行调制的控制电路14、14’。控制电路14、14’能够例如借助于ups 12、12’的逆变器或者借助于接收ups 12、12’的逆变器的输出信号的独立调制器控制ac输出信号的生成并且对所接收到的信号进行调制以生成经调制的ac输出信号。
33.在图1所示的示例性星座中，供电系统10给三个负载16、16’、16”例如以下项供电：诸如位于数据中心中的同一机架中的it服务器的数据处理装置、或pdu(其也可以被集成在数据处理装置中)或诸如ups的另一供电源以及更一般地提供ac输入信号监视能力的任何电力装置。
34.负载16、16’、16”中的每一个能够配备有通信设备(诸如ipmi)17、17’、17”以用于与一个或多个监视装置18例如被配置为执行软件(例如数据中心监视软件)的控制器进行
通信。
35.供电系统10’给一个负载16
”’
供电，该一个负载可以是位于数据中心中的另一机架中的另一it服务器。另外，负载16
”’
能够配备有ipmi 17
”’
以用于与监视装置18进行通信。
36.监视装置18可能是独立控制器或者被嵌入到包括组成电力链的一个或多个(分布式架构)电力装置的任何系统装置中。
37.控制电路14、14’应用qm调制技术，使得每个ups 12、12’的ac输出信号用信号通知对相应ups的识别。控制电路14、14’可以例如采用如图2所示对ac输出信号的振幅和频率进行调制的类似qam 16的调制技术。应该注意，诸如qam 16的类似qam的调制方案仅是适合于在采用一个或多个电源的系统中识别供电源的调制方案的示例，但是通常使用振幅键控和频移键控的组合对供电源的ac输出信号进行调制的任何调制方案可以被应用于识别供电源。
38.类似qam 16的调制技术允许通过使用-3、-1、 1、 3伏特的4个不同的振幅变化水平和-3、-1、 1、 3赫兹的4个不同的频率变化水平来区分16个不同的供电源。如果ac输出信号例如输出电压具有220伏特的默认振幅和50赫兹的默认频率，则能够按之前提及的变化水平生成以下调制(参考图2的曲线图)：
[0039][0040]
例如，控制电路14可以对ups 12的ac输出电压进行调制，使得振幅被设置在217伏特并且频率被设置为47赫兹，这会将识别码“0000”指配给ups 12。识别码“0001”可能被指配给ups 12’，从而意味着此ups的ac输出电压的振幅和频率将由控制电路14’分别设置在217伏特和49赫兹。
[0041]
连接到供电系统10、10’的负载16、16’、16”、16
”’
测量由系统10、10’在某个时间间隔上供应的ac输出电压。这些测量结果然后由负载16、16’、16”、16
”’
经由它们的ipmi 17、17’、17”、17
”’
传送到监视装置18。
[0042]
上述示例是发送仅一个qam符号而没有任何纠错码(ecc)的简单用法。应该注意，在典型用例中可以发送若干qam符号(例如，4个符号为数据且4个符号为里德所罗门(reed salomon)ecc的8个符号)的帧以便：
[0043]-扩展能够被区分的供电源的数量(例如16^4＝65536)，并且
[0044]-添加纠错码。
[0045]
若干qam符号的帧的传输在本文中可以被认为是标准异步协议。qam符号可以具有预定义长度，例如500ms或1000ms。
[0046]
监视装置18能够被配置为对从负载16、16’、16”、16
”’
接收到的测量结果进行解调和解码。监视装置18根据从负载16、16’、16”接收到的经解调和解码的测量结果确定识别码“0000”，该识别码被指配给作为供电系统10的一部分的ups 12。对于负载16
”’
，监视装置18确定识别码“0001”被指配给作为另一个供电系统10’的一部分的ups 12’。监视装置18能够例如从包含识别码以及供电源和系统的指配的数据库中检索指配。数据库可以是例如为数据中心中的供电管理提供的ups监视软件的一部分。
[0047]
供应给负载16、16’、16”、16
”’
的ac输出信号的测量结果的解调和/或解码也可以由负载本身执行。在这种情况下，负载然后能够本身确定识别码和/或将其传送到监视装置18。
[0048]
图3示出了包括三个供电系统10、10’、10”的另一系统，每个供电系统具有作为供电源的ups 12、12’、12”以及用于用例如如上所述的qm技术对供电源的ac输出信号进行调制的控制电路14、14’、14”。控制电路14、14’、14”能够例如借助于ups 12、12’、12”的逆变器或者借助于接收ups 12、12’、12”的逆变器的输出信号的独立调制器控制ac输出信号的生成并且对所接收到的信号进行调制以生成经调制的ac输出信号。
[0049]
在图3所示的示例性星座中，供电系统10给三个负载16、16’、16”例如以下项供电：诸如位于数据中心中的同一机架中的it服务器的数据处理装置、或pdu(其也可以被集成在数据处理装置中)。
[0050]
负载16、16’、16”中的每一个能够配备有通信设备(诸如ipmi)17、17’、17”以用于与监视装置18例如被配置为执行软件特别是数据中心监视软件的控制器进行通信。
[0051]
供电系统10’给负载16
”’
供电，该负载可以是位于数据中心中的另一机架中的it服务器。另外，负载16
”’
能够配备有通信设备(诸如ipmi)17
”’
以用于与监视装置18进行通信。此外，供电系统10’给它本身为供电系统10”的一部分的负载16
””
供电。供电系统10”可以给一个或多个另外的负载16
””’
例如位于数据中心中的另外的机架中的it服务器供电。
[0052]
每个负载16至16
””’
可以通过其集成通信设备17至17
””’
与监视装置18进行通信。
[0053]
监视装置18可能是独立控制器或者被嵌入到包括组成电力链的一个或多个(分布式架构)电力装置的任何系统装置中。
[0054]
控制电路14、14’、14”应用qm调制技术，使得每个ups 12、12’、12”的ac输出信号用信号通知对相应ups的识别。控制电路14、14’、14”可以例如采用如图2所示对ac输出信号的振幅和频率进行调制的类似qam 16的调制技术。应该注意，诸如qam 16的类似qam的调制方案仅是适合于在采用一个或多个电源的系统中识别供电源的调制方案的示例，但是通常使用振幅键控和频移键控的组合对供电源的ac输出信号进行调制的任何调制方案可以被应用于识别供电源。
[0055]
连接到供电系统10、10’、10”的负载16至16
””’
测量由系统10、10’、10”在某个时间间隔上供应的ac输出电压。这些测量结果然后由负载16至16
””’
经由它们的ipmi 17至17
””’
传送到监视装置18。
[0056]
监视装置18能够被配置为对从负载16至16
””’
接收到的测量结果进行解调和解码。监视装置18根据从负载16、16’、16”接收到的经解调和解码的测量结果确定识别码“0000”，该识别码可以被指配给作为供电系统10的一部分的ups 12。对于负载16
”’
、16
””
，监视装置18确定识别码“0001”，该识别码可以被指配给作为另一个供电系统10’的一部分的ups 12’。对于负载16
””’
，监视装置18确定识别码“0011”，该识别码可以被指配给作为第三供电系统10”的一部分的ups 12”。监视装置18能够例如从包含识别码以及供电源和系统的指配的数据库中检索指配。数据库可以是例如为数据中心中的供电管理提供的ups监视软件的一部分。
[0057]
供应给负载16至16
””’
的ac输出信号的测量结果的解调和/或解码也可以由负载本身执行。在这种情况下，负载然后能够本身确定识别码和/或将其传送到监视装置18。
[0058]
供电系统10至10”中的每一个可以配备有通信接口(诸如ipmi接口)15至15”以用于与监视装置18进行通信。监视装置18可以例如经由接口15至15”配置供电系统10至10”。配置可以包括配置用于调制和/或解调的参数。特别地，配置可以包括使调制适应负载可能对供电振幅和/或频率偏差具有的任何限制。
[0059]
例如，监视装置18可以从负载16至16
””’
接收不仅识别码，而且还接收有关相应负载的电力需求的数据。负载16
””
可能例如向监视装置18发送数据，这些数据与负载的诸如供电系统10’的ac输出信号的振幅和/或频率的最大可容忍偏差的特殊功率要求有关。监视装置18然后能够通过向接口15’发送控制信号以用于控制在供电系统10’中执行的ac输出信号的调制来配置供电系统10’以满足负载16
””
的要求，特别地以使用生成如负载16
””
所需要的ac输出信号的振幅和/或频率的最大偏差的调制方案。
[0060]
监视装置18还可能被配置为使调制方案适应供电系统的数量。例如，监控设备18可以确定大量电源系统10、10'、10”、....使用，然后可以控制每个电源系统10,10',10”,....通过接口15、15'、15”、...使用调制方案允许识别电源系统10、10'、10”、...中的每一个。由监控设备18这在具有大量且不同数量的供电系统的大型数据中心中可能是特别适用的。然后，监视装置能够动态地使由供电系统用于识别的调制方案适应活动供电系统的实际数量。