CN101707380A - 供电系统配置方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种供电系统配置方法、装置和系统。该方法包括：根据初始化分配策略给各供电设备分配总可用功率；监测供电系统的可变属性；当监测到可变属性改变时，根据各供电设备上各端口的优先级对所有端口进行排序；按照端口的排序，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备的所需功率，并据此重新为各供电设备分配总可用功率。该装置包括实现该方法的初始分配模块、监测模块、排序模块和功率分配模块。该系统包括本发明的供电系统配置装置，还包括电源模块和供电设备。本发明对各供电设备上的所有端口进行完全排序后再根据所需功率重新分配电源总功率，保证了高优先级端口的供电；实现了按需分配，不浪费功率。

Description

供电系统配置方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及供电技术，特别涉及远程供电技术中一种供电系统的配置方法、装置及系统。

背景技术

美国电气及电子工程师学会(Institute of Electrical and ElectronicsEngineers，以下简称IEEE)于2003年6月批准的802.3af标准中明确规定了远程系统中的电力检测和控制事项，其中也明确规定了以太网供电(Powerover Ethernet，以下简称PoE)系统的相关内容。

PoE系统一般包括供电端设备(Power Sourcing Equipment，以下简称PSE)和受电端设备(Power Device，以下简称PD)，PSE通过以太网电缆向PD供电。PD是接受供电的PSE负载，也就是PoE系统的客户端设备，例如IP电话、网络安全摄像机、无线局域网(Local Area Network，以下简称LAN)接入点(Access Point，以下简称AP)、个人数码助理(Personal DigitalAssistant，以下简称PDA)、安全系统及移动电话充电器等其他以太网设备，符合802.3af标准的PD根据其功耗一般可分为四个等级。PSE是为客户端设备供电的设备，一般也是PoE系统中以太网供电过程的设备，例如可以为支持PoE功能的以太网交换机、路由器和集线器等。PSE和PD基于IEEE 802.3af标准建立信息联系，上述信息可包括PD的连接情况、设备类型、功耗级别等，PSE根据交互的信息来控制向PD的供电。

现有PoE系统中常见的PSE可以有多种具体形式，例如交换机等，但其基本结构通常是分级布设的，又可称为模块化PSE，如图1所示，一个PSE中可以包括一个或多个相同的或不同的、相对独立的、可自由拆卸的供电模块，每个供电模块中可以包括一个或多个子系统，而每个独立的子系统中可以包括一个或多个级联的PoE芯片，各PoE芯片具备一些自治功能。子系统内部的各PoE芯片物理上通过设定接口相互通讯，例如通过串行外围设备接口(Serial Peripheral Interface，简称SPI)实现，则对于CPU而言，实际上子系统也可以看作是一个整体的PoE芯片。在PSE中还设置有CPU和电源模块，电源模块可以被多个供电模块或子系统所共用。CPU可以被共用，也可以在各个供电模块中分别设置独立的CPU，各个CPU通过特定的物理通路连接，并使用设定的协议进行通讯，则该模块化PSE相当于具有了分布式的计算网络。PSE中的CPU一般只起到监测和配置的作用，CPU与各个子系统之间通过设定接口，例如“I2C”接口相通讯，可以对子系统中各PoE芯片的寄存器进行读写，以便对PoE芯片进行配置，例如通过对PoE芯片寄存器的配置来将电源模块的电源总功率分配给各个PoE芯片，作为各PoE芯片的总可用功率。共用CPU和分布式CPU对于PSE来说没有本质的区别，都是作为功率分配处理器使用的。

在PSE中，PoE芯片是供电的基本部件，仅包括一个PoE芯片、CPU和电源模块的结构也可以成为一个PSE.PoE芯片一般具有多个物理端口，各个物理端口在PoE芯片各通道的控制下向插接在物理端口上的PD供电.一般而言，PoE芯片的通道和物理端口可以合称为端口.例如，“PowerDsine”公司提供的“PD64012”就是目前一种常用的PoE芯片，每个“PD64012”芯片设有12个端口，四个“PD64012”芯片级联构成的子系统则具有48个端口，如图2所示为一四片“PD64012”芯片级联的子系统电路结构示意图，其中，“SPIBUS”为SPI接口总线；“CS[0:1]_N”为SPI片选信号线，包括两根，可以表示数字0～3，所以在该子系统中，SPI BUS最多连接四个PD64012的PoE芯片，一片为主动(Master)，三片为从动(Slave)，每片PD64012芯片与SPI BUS连接的信号线还包括：主动进/从动出(Master In/Slave Out，简称MISO)信号线，主动出/从动进(Master Out/Slave In，简称MOSI)信号线，I2C接口总线(I2C BUS)；每片PD64012芯片与I2C BUS连接的信号线及对应的引脚包括：串行时钟线(Serial CLock line，简称SCL)和串行数据线(Serial DAta line，简称SDA)。各PD64012芯片所连的I2C BUS与主(HOST)CPU之间设置有光耦“I/O Opto”和“Input Opto”，光耦对输入、输出电信号起到隔离作用。级联构成的子系统与单个PoE芯片具有相同的对外接口，因此，子系统可以看作整体的PoE芯片。每个端口的属性至少包括它的供电使能状态、在该PoE芯片中或在子系统中该端口的供电优先级、所插接的PD的等级以及向所插接的PD的实际供电功率等。PoE芯片自身还具有控制器功能，可以自动完成一些不需CPU干预的操作，例如对插接的PD进行PD检测分类、向PD供电和过载保护等。PD检测分类功能，可以检测连接到各端口的PD的级别，确定PD所需供电功率的大致范围；给PD供电功能，可以在有足够总可用功率的情况下，自动给连接的PD进行供电；过载保护功能，当该PoE芯片所连接的所有PD的功率需求之和超过了电源模块分配给该PoE芯片的总可用功率时，PoE芯片就会自动断掉对自身低优先级端口的供电，以保证自身不会过载。

子系统的属性包括它所包括的端口数，还包括该子系统的总可用功率和供电优先级。当包括级联PoE芯片的子系统被看作为一个整体PoE芯片时，子系统的功能也可以包括PD检测分类、给PD供电和过载保护等。子系统或PoE芯片可以将从电源模块分配得到的总可用功率根据各个端口的供电优先级自动分配给每个连接PD的端口。

供电模块的属性包括它所包括的子系统数，还包括该供电模块在整个PSE中的供电优先级。

整个PSE的属性则包括它所包括的供电模块数，还包括电源总功率，即可以全部供给给各PoE芯片的功率，这一般由电源模块的自身特性所决定。

PSE中供电模块、子系统以及PoE芯片的属性如上所述，可参见表1中PSE的基本属性。

表1

PSE	供电模块数、电源总功率
		供电模块	供电优先级、子系统数
子系统	供电优先级、端口数、总可用功率
		端口	供电优先级、供电使能、所接PD类型、实际供电功率

上述属性可以分为四类，用户可配置的、用户可控制的、固定不变的和系统维护的.可配置和可控制的属性是存在区别的，可配置是指可以由用户设定的、策略性的属性，可控制是指在应用时由用户的外在操作所控制的属性，例如对供电模块的插拔操作，或对PD的连接或移除等操作，各属性是否可配置还是可控制并不固定，可以根据具体需要来设定.

采用上述硬件结构设置的PSE所采用的一般供电策略是固定分配，也称静态分配，即将电源模块的电源总功率中的一部分固定分配给各个供电模块，供电模块再平均分配给各个子系统，最后再分配至各个PoE芯片，PoE芯片则通过上述的PD检测分类、向PD供电、过载保护等功能根据端口连接PD的情况及端口自身的供电优先级向端口供电。固定分配可以是平均分配也可以根据端口数来分配，但是，一旦进行分配，则各个供电模块、子系统和PoE芯片所分配到的总可用功率就不能更改。所以，该技术方案存在的缺陷至少在于：不能适应电源总功率可变的PSE；不能根据用户所插接PD的实际情况动态分配功率，应用不灵活，一方面可能造成无法满足供电需要，另一方面则可能造成功率浪费；各端口的供电优先级在各子系统之间不能发挥作用。举例而言，某PSE具有一个供电模块，其中有两个子系统，每个子系统有两个PoE芯片，各有12个端口。当可用供电的电源总功率为380瓦(W)时，按照静态分配，每个子系统可分配190瓦功率。当用户在第一个子系统上连接16个PD，在第二个子系统上连接8个PD，且每个PD需要功率15瓦时，则第一个子系统需要16×15＝240瓦，第二个子系统需要8×15＝120瓦，显然，第一个子系统过载，而第二个子系统出现功率浪费的现象。因为各个子系统之间是独立的，所以还有可能出现某一子系统中低供电优先级端口可供电，而另一子系统中高供电优先级端口无法供电的情况，即端口的供电优先级在不同子系统或不同供电模块之间无法体现。

针对现有技术的上述缺陷，如何通过PSE供电系统所维护的属性来动态匹配用户配置或控制的属性是现有技术急待解决的问题。现有的PSE供电系统所在的设备中，以交换机为例，其通常是模块化结构的，包括多个交换模块，为适应这种模块化硬件结构，往往需要PSE供电系统相应的也设计为模块化结构，即在交换模块中对应集成上述供电模块以具备供电功能。因此，为提高端口的数量，在由于硬件条件限制不可能将PoE芯片无限制的级联扩展的前提下，必须适应性的设计为模块化结构。因此，如何为多模块、多PoE芯片上的端口合理分配功率、保证供电可靠性，最大限度的避免功率浪费，且避免超过电源总功率的过载现象发生是现有技术中有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种供电系统配置方法、装置和系统，以实现供电系统更加可靠、灵活地为各个端口进行供电，且能够提高功率资源的利用率。

为实现上述目的，本发明提供了一种供电系统配置方法，包括：

步骤1、根据初始化分配策略将电源总功率分配给供电系统中的各供电设备作为其各自的总可用功率；

步骤2、监测供电系统的可变属性；

步骤3、当监测到供电系统的可变属性改变时，根据各所述供电设备上各端口的优先级对所有端口进行排序；

步骤4、按照所述端口的排序，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备的所需功率，并根据统计得到的各供电设备的所需功率重新为各供电设备分配总可用功率.

为实现上述目的，本发明还提供了一种供电系统配置装置，包括：

初始分配模块，用于根据初始化分配策略将电源总功率分配给供电系统中的各供电设备作为其各自的总可用功率；

监测模块，用于监测供电系统的可变属性；

排序模块，与所述监测模块相连，用于当监测模块监测到供电系统的可变属性改变时，根据各所述供电设备上各端口的优先级对所有端口进行排序；

功率分配模块，与所述排序模块相连，用于按照所述排序模块对所述端口的排序，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备的所需功率，并根据统计得到的各供电设备的所需功率重新为各供电设备分配总可用功率。

为实现上述目的，本发明又提供了一种包括本发明供电系统配置装置的供电系统，还包括：

电源模块，用于提供电源总功率，且分别与所述初始分配模块和所述功率分配模块相连；

供电设备，分别与所述电源模块相连接受供电，所述供电设备分别具有一个或一个以上端口，用于向连接在端口上的受电设备供电，且分别与所述初始分配模块、所述监测模块和所述功率分配模块相连。

由以上技术方案可知，本发明采用对供电系统各供电设备上的所有端口进行完全排序后再根据各供电设备所需功率重新分配电源总功率的技术手段，能够根据供电实际情况以及所有端口的优先级别及时调整功率的分配，保证了对优先级高的端口的可靠供电，同时也避免了为供电需求低的供电设备供电所导致的功率浪费现象发生。因此，本发明有效保证了高优先级端口的供电；又实现了按需分配，不浪费功率的有益效果。本发明在不修改硬件设计的条件下，在PSE供电系统上实现了更加安全、智能的功率分配方案，更加合理地利用了资源。

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术中一种PSE供电系统的结构示意图；

图2为现有技术中一种四个PoE芯片级联的电路结构示意图；

图3为本发明供电系统配置方法具体实施例一的流程图；

图4为本发明供电系统配置装置具体实施例的结构示意图；

图5为本发明供电系统具体实施例的结构示意图。

图中：

100-供电系统配置装置    110-初始分配模块    120监测模块

130-排序模块            131-优先级计算单元  132-排序单元

140-功率分配模块        141-统计单元        142-监测单元

143-提取单元            144-求差单元        145-分配单元

200-电源模块            300-供电设备

具体实施方式

供电系统配置方法实施例一

如图3所示为本发明供电系统配置方法具体实施例一的流程图。本实施例适用于模块化PSE供电系统，即包括电源模块、CPU、子系统和PoE芯片的PSE供电系统。其中，本实施例可以包括一个或多个子系统，各子系统包括一个或多个PoE芯片，每个PoE芯片具有多个端口，电源模块向各个子系统的PoE芯片供电，CPU对子系统进行配置从而控制供电过程。上述子系统又可以称为供电设备，本实施例中，供电设备的概念是被独立分配总可用功率，能够独立完成PoE芯片的向PD供电、过载保护、检测PD类型等功能的设备，例如，供电设备可以为单个PoE芯片，也可以由多个PoE芯片级联而成。供电设备的端口即为其所包括的各PoE芯片的端口。本实施例PSE供电系统中的属性可以包括：电源总功率；供电设备数；每个供电设备包括的端口数；端口的供电使能状态；端口的供电优先级等。

上述部分属性是可以由用户配置的，例如：端口的供电优先级以及端口的供电使能状态。还有部分属性是可以由用户控制的，例如：供电设备的数量、端口所链接的PD的类型、端口的实际供电功率，用户可以选择在某端口插接实际供电功率为某值的某种类型的PD。固定不变的属性可以是特定供电设备中的端口数、电源总功率等，电源总功率也可以由用户进行配置和调整，但是通常运转起来之后，电源总功率可以看作是固定的。每个供电设备的总可用功率是可以由系统在供电过程中进行维护控制的，系统需要通过调整总可用功率为适应用户可配置和可控制的属性在用户操作下的变化。

在如上所述的PSE供电系统中，本实施例供电系统配置方法的基本步骤如下：

步骤1、CPU根据其中存储的初始化分配策略将电源模块的电源总功率分配给各供电设备作为各供电设备的总可用功率，初始化分配策略可以是配置文件的形式或者是一默认配置等形式，是在供电情况不明确的情况下分配功率的策略，可以根据具体情况下的常见规律进行设定，例如，可以根据供电设备的端口数将电源总功率平均分配，只要各总可用功率之和不超过电源总功率即可；

步骤2、CPU建立一个进程去监测供电系统的可变属性，在PSE供电系统运行过程中，用户可配置的、用户可控制的属性均是可以改变的，甚至固有属性，例如电源总功率也是可以变化的，即其均属于PSE供电系统的可变属性，例如，CPU可以监测端口的数量、各端口的供电优先级、各端口的供电使能状态、各端口是否连接PD、各端口所连PD的等级、各端口所连接PD的实际供电功率是否改变、是否可拆卸的某个供电设备被拔下或者是新增，即供电设备的数量等上述供电系统可变属性的全部或任意组合，监测过程中判断可变属性是否改变，若是，则执行步骤3，若否，则仍然执行步骤2的监测；

步骤3、当CPU监测到供电系统的可变属性改变时，例如，当默认设置端口初始连接PD的属性均为“未连接PD”时，则当某个端口被连接PD后，则CPU可以监测到端口的连接PD的属性改变，此时，根据各供电设备上各端口的优先级对所有端口进行排序.端口的优先级概念可以包括端口的供电使能状态、端口的供电优先级、端口所在供电设备的优先级、端口的序号等上述因素的任意组合，则根据端口的优先级进行排序的一种较佳的实施方式是：首先可以根据端口所在供电设备的供电优先级和端口自身的供电优先级按照设定权值进行计算，得到端口的优先级；而后再根据端口的优先级对所有端口进行严格排序.若出现两个或两个以上端口的优先级相同的情况，则还可以根据端口的序号进一步计算端口的优先级.上述优先级计算方式可以为规定供电设备的供电优先级权值最大，端口的供电优先级最小，即先使用端口所在供电设备的供电优先级判定，如果相等，再使用端口的供电优先级判定，从而确定端口的优先级.计算端口的优先级因素还可以有很多，例如：端口的供电使能状态，供电已使能的优先级高，供电未使能的优先级低，当然，当端口的供电使能状态作为优先级计算因素时，由于供电未使能时可设置端口的所需功率为零瓦，所以供电使能状态作为优先级计算因素并不影响对供电设备所需功率的计算结果.根据需要可以通过设定不同的权值进行优先级计算，能够满足对所有端口完成严格排序即可.

步骤4、CPU按照端口的排序情况，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备的所需功率，并根据统计得到的各供电设备的所需功率重新为各供电设备分配功率，作为各个供电设备的总可用功率，具体可以通过对供电设备的寄存器进行重新配置来进行功率分配。

上述步骤4中，各端口的所需功率可以进行测定或者测定端口的供电优先级后进行设定，对所需功率进行累加，并统计出各个供电设备的所需功率后，以此为依据将电源总功率重新分配给各个供电设备。其分配方式可以有很多种，例如，当电源总功率充足的情况下，可以分别为各供电设备提供足够的总可用功率以满足其供电需求。分配方式中一种较佳的实现方式如下，即步骤4具体为执行下述步骤，如图3所示：

步骤41、CPU测定各端口的所需功率，按照端口的排序情况，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备的所需功率，并监测各端口的所需功率累加之和是否大于电源总功率，若是，则执行步骤43，若否，继续执行累加、统计的操作，直至所有端口的所需功率均累加完成后，执行步骤42；

步骤42、此时说明各供电设备的所需功率未超过电源总功率，则CPU计算电源总功率与各供电设备的所需功率之和之间的差值作为剩余功率，按照剩余分配策略将剩余功率分配给各供电设备，例如按照平均分配或比例分配策略分配剩余功率，而后继续执行步骤44；

步骤43、CPU提取此次累加操作之前所记录的各供电设备的所需功率，此时说明所需功率超过了电源的供电能力，则不再计算此次的累加值；

步骤44、CPU分别计算各供电设备当前的总可用功率与该供电设备的所需功率的需求差值，即计算供电设备实际被分配的功率与其所需功率的需求差值；

步骤45、CPU按照需求差值从大到小的顺序将电源总功率重新分配给各供电设备，如果有负值，那么就是按照先正后负的顺序进行分配，而后返回执行步骤2。需求差值大说明该供电设备的所需功率值小，尤其是相对于已分配的总可用功率来说较小，先为所需功率值小的供电设备分配功率可满足安全性要求，即首先执行将某供电设备的总可用功率减小的操作，再执行将另一供电设备的总可用功率增大的操作，可以保证各个供电设备总可用功率之和始终不超过电源总功率，因而能满足安全性要求。

在步骤41中，各端口的所需功率是根据端口当前状态的具体情况来测定的，例如，当CPU检测到某端口的供电使能状态为供电未使能时，则设置该端口的所需功率为零瓦；当检测到某端口未连接PD时，则设置该端口的所需功率为零瓦；当检测到某端口正在供电时，则设置该端口的所需功率为实际供电功率；如果某端口上连接有PD，但是没有进行供电，则检测识别所连接PD的等级，并根据该端口所连接PD的等级所对应的功率来设置该端口的所需功率.例如，现有IEEE 802.3af标准中规定PD等级与其所对应的功率如表2所示：

表2

PD等级	功率(W)
		Class0	15.4
Class1	4
		Class2	7
Class3	15.4

在上述实施例的技术方案中，通过所有端口的严格优先级排序，并按照排序进行所需功率统计，实际上是为后续分配功率作好了准备，被统计所需功率的端口即后续将会被分配功率的端口。那么，按照优先级进行排序也就实现了为优先级高的端口来优先分配功率。上述严格优先级排序的技术方案，使得不同供电设备上的端口的优先级关系也能够得到体现，并且可以根据供电设备本身的供电优先级来体现其优先级别，同时也可以考虑端口的供电状态等。上述所提供的优先级计算方案并不是唯一的实现形式，在具体应用中，可以根据应用的具体需求设定优先级，能够满足将PSE供电系统中的所有端口进行统一排序即可。根据端口的序号进行排序是为了实现所有端口的完全排序所提供的解决方案，端口的序号是唯一的，根据端口的序号排序可以实现排序的唯一性。但是，具体应用中，如果在进行功率分配时，根据实际需要可以不精确至每个端口，即能够允许端口在排序上的并列情况出现，则可以不利用端口的序号进行排序。

本实施例的技术方案在PSE供电系统的可变属性有变化时，实现了对电源总功率的重新分配，例如，对于上述背景技术中所例举的情况，则380W的电源总功率应该分配给第一个子系统的总可用功率为240+(380-240-120)/2＝250W；分配给第二个子系统的总可用功率为120+(380-240-120)/2＝130W，这种分配方案显然更加合理，保证了第一子系统的供电需求，对于第二子系统而言，避免了功率的浪费.虽然某些情况下对端口的所需功率不能准确测定，而采取设定的方式，但是，通过对功率分配方案的反复调整，可以使最终的电源总功率分配结果趋近于稳定.例如，当电源总功率不能满足所有所需功率之时，PSE供电系统对功率进行了重新分配，此时，可能优先级高的端口得到了充足供电，而优先级低的端口被停止供电，此时端口的属性改变，再次触发了对电源总功率的再分配.如果此次再分配后分配方案一样，那么端口的供电情况就不会改变，即PSE供电系统达到了稳定的状态.在步骤44之后，CPU还可以对需求差值的绝对值进行判断，判断各需求差值的绝对值是否小于设定门限值，若是，则返回执行步骤2，若否，则执行步骤45.上述判断步骤能够避免当需求差值的绝对值已经非常小时，系统还对功率进行反复的调整而无法达到稳定状态.例如，可以设定上述设定门限值为端口的所需功率最小值的二分之一，例如，Class1等级PD所对应的所需功率为4瓦，设置设定门限值为4/2＝2W，则当所有需求差值的绝对值都足够小时，可以不必再进行功率分配的调整，因为上次的功率分配结果已经接近稳定状态，功率的再次调整分配也无法使分配结果达到稳定状态了，采用上述判断步骤可以屏蔽不必要的功率再分配，有效避免频繁的硬件操作，使整个系统能够迅速趋于稳定.并且，相应地也可以降低CPU的负荷.

本实施例的技术方案在不对硬件系统进行变更的基础上，有效的保证了PSE供电系统的合理供电和安全供电，可以在电源总功率不足的情况下为高优先级的端口优先供电，使电源资源利用更加合理，另外，还可以保证不超过电源总功率。同时，能够动态为各个供电设备分配功率，适应各供电设备的实际供电需求，既保证了对供电需求的满足，也能够避免对功率的浪费。本实施例的供电系统配置方法并不仅限于具有子系统-PoE芯片这样的两级PSE供电系统中，还可以推广至多级PSE供电系统中，例如，供电模块-子系统-PoE芯片这样的模块化PSE供电系统中，则供电模块和子系统均属于供电设备，供电模块为一级供电设备，子系统为二级供电设备，PoE芯片为三级供电设备，在进行端口的优先级排序时，一级供电设备的供电优先级高于二级供电设备的供电优先级，二级供电设备的供电优先级高于三级供电设备的供电优先级。类似的，上述供电系统的配置方法还能够推广至多级模块化PSE供电系统中。

供电系统配置方法具体实施例二

本发明供电系统配置方法具体实施例二可以上述实施例一为基础，且在本实施例中，该PSE供电系统，即供电系统具体为包括：380瓦的电源模块；一个供电模块；每个供电模块包括两个子系统；每个子系统由两片PoE芯片级联而成；每个子系统具有24个端口，即第一子系统的端口序号为1～24，第二子系统的端口序号为25～48；端口具有三种可配置的供电优先级，分别为高、中、低，其中，端口1～8、25～40的供电优先级为高，端口9～16的供电优先级为中，端口17～24、41～48的供电优先级为低，供电优先级相同的端口，端口的序号小的优先级高。

具体应用中，假设用户为所有的端口都连接了Class0等级的PD，且这类PD为实际供电功率12.5瓦的负载，那么，按照初始化策略的平均分配策略进行功率分配后，每个子系统的总可用功率为190瓦，则每个子系统中供电优先级高的端口被优先供电，因此，在初始分配后各端口的实际供电情况如表3所示，其中带“*”标记的端口序号代表正在供电的端口。

表3

端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)
						*1	12.5	17	0	*33	12.5
*2	12.5	18	0	*34	12.5
						*3	12.5	19	0	*35	12.5
*4	12.5	20	0	*36	12.5
						*5	12.5	21	0	*37	12.5

端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)
						*6	12.5	22	0	*38	12.5
*7	12.5	23	0	*39	12.5
						*8	12.5	24	0	40	0
*9	12.5	*25	12.5	41	0
						*10	12.5	*26	12.5	42	0
*11	12.5	*27	12.5	43	0
						*12	12.5	*28	12.5	44	0
*13	12.5	*29	12.5	45	0
						*14	12.5	*30	12.5	46	0
*15	12.5	*31	12.5	47	0
						16	0	*32	12.5	48	0

上述供电情况也是现有技术采用静态分配策略时所得到的供电情况，显然，供电优先级高的40号端口却没有分配到功率进行供电，这是不合理的现象。当采用本实施例的技术方案时，CPU会监测供电系统的可变属性，当监测到端口被连接PD之后，马上触发对功率分配的调整，此时，首先按照端口的供电优先级进行排序，再按照端口的序号进行排序，如表5所示，其中带“*”标记的端口序号代表正在供电的端口。

表5

端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)
						*1	12.5	*33	12.5	17	15.4
*2	12.5	*34	12.5	18	15.4
						*3	12.5	*35	12.5	19	15.4
*4	12.5	*36	12.5	20	15.4
						*5	12.5	*37	12.5	21	15.4
*6	12.5	*38	12.5	22	15.4

端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)
						*7	12.5	*39	12.5	23	15.4
*8	12.5	40	15.4	24	15.4
						*25	12.5	*9	12.5	41	15.4
*26	12.5	*10	12.5	42	15.4
						*27	12.5	*11	12.5	43	15.4
*28	12.5	*12	12.5	44	15.4
						*29	12.5	*13	12.5	45	15.4
*30	12.5	*14	12.5	46	15.4
						*31	12.5	*15	12.5	47	15.4
*32	12.5	16	15.4	48	15.4

排序后再测定各端口的所需功率。正在供电的端口的所需功率即实际供电功率——12.5瓦，没有供电的端口，因为连接有PD，则根据PD的等级——Class0来设置所需功率为15.4瓦，如表3所示。按照排序，逐一累加各端口的所需功率，当累加到15号端口时，达到了电源总功率380瓦。此时，第一子系统的所需功率统计为177.1瓦，第二子系统的所需功率统计为202.9瓦，将初始功率(190瓦)与上述统计的所需功率作差，则求得第一子系统的需求差值＝190-177.1＝12.9瓦，第二子系统的需求差值＝190-202.9＝-12.9瓦。按照需求差值从大到小的顺序排序，则先为第一子系统分配总可用功率为177.1瓦，再为第二子系统分配总可用功率为202.9瓦。各子系统在总可用功率变化后，根据端口的供电优先级重新分配功率，则端口的供电情况如表6所示，其中带“*”标记的端口序号代表正在供电的端口。

表6

端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)
						*1	12.5	*33	12.5	17	15.4
*2	12.5	*34	12.5	18	15.4
						*3	12.5	*35	12.5	19	15.4
*4	12.5	*36	12.5	20	15.4

端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)	端口序号	功率(W)
						*5	12.5	*37	12.5	21	15.4
*6	12.5	*38	12.5	22	15.4
						*7	12.5	*39	12.5	23	15.4
*8	12.5	*40	12.5	24	15.4
						*25	12.5	*9	12.5	41	15.4
*26	12.5	*10	12.5	42	15.4
						*27	12.5	*11	12.5	43	15.4
*28	12.5	*12	12.5	44	15.4
						*29	12.5	*13	12.5	45	15.4
*30	12.5	*14	12.5	46	15.4
						*31	12.5	15	15.4	47	15.4
*32	12.5	16	15.4	48	15.4

此时，由于端口的供电情况变化，再次触发了功率的分配流程。对端口进行排序、测定所需功率，380瓦电源总功率在分配到15号端口时分配完成，统计各子系统所需功率，第一子系统的所需功率为180瓦，第二子系统的所需功率为200瓦。与各子系统上次分配得到的总可用功率作差得到需求差值，177.1-180＝-2.9瓦，202.9-200＝2.9瓦，按照需求差值从大到小的顺序，先为第二子系统分配总可用功率为200瓦，再为第一子系统分配总可用功率为180瓦。此后，当再次触发功率分配的调整时，因为端口的排序和所需功率没有变化，所以不会再重新分配，分配结果趋于稳定。

从上述表6的分配结果可以看出，优先级高的端口均能够正常供电了，有效的实现了合理供电的要求，而且供电功率没有超过电源总功率，也满足了过载保护的要求。

供电系统配置装置实施例

如图4所示为本发明供电系统配置装置具体实施例的结构示意图，本实施例的供电系统配置装置包括：初始分配模块110、监测模块120、排序模块130和功率分配模块140.初始分配模块110用于根据初始化分配策略将电源总功率分配给供电系统中的各供电设备作为其各自的总可用功率；监测模块120用于监测供电系统的可变属性；排序模块130与监测模块120相连，用于当监测模块120监测到供电系统的可变属性改变时，根据各供电设备上各端口的优先级对所有端口进行排序；功率分配模块140与排序模块130相连，用于按照排序模块130对端口的排序，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备的所需功率，并根据统计得到的各供电设备的所需功率重新为各供电设备分配总可用功率.

具体地，该排序模块130可以如图4所示，包括：优先级计算单元131和排序单元132。优先级计算单元131用于当监测到供电系统的可变属性改变时，根据端口所在供电设备的供电优先级和端口的供电优先级计算端口的优先级；排序单元132与优先级计算单元131相连，用于根据各端口的优先级对所有端口进行排序。当然，优先级计算单元131还可以进一步根据端口的序号、端口的供电使能状态等计算端口的优先级。

该功率分配模块140可以如图4所示，包括：统计单元141、监测单元142、提取单元143、求差单元144和分配单元145。统计单元141与排序模块130相连，用于测定各端口的所需功率，按照端口的排序，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备的所需功率；监测单元142与统计单元141相连，用于监测各端口的所需功率累加之和是否大于电源总功率；提取单元143与监测单元142相连，用于当监测单元142监测到各端口的所需功率累加之和大于电源总功率时，提取此次累加操作之前所记录的各供电设备的所需功率；求差单元144与提取单元143相连，用于分别计算各供电设备的总可用功率与该供电设备的所需功率的需求差值，初始的总可用功率可以从初始分配模块110中获取；分配单元145与求差单元144相连，用于按照求差单元144计算得到的需求差值的从大到小的顺序将电源总功率重新分配给各供电设备作为其各自的总可用功率。

本实施例的供电系统配置装置能够作为PSE供电系统中的CPU，执行本发明供电系统配置方法任一实施例的技术方案，还可以根据需要进一步增加相应的功能单元。

本发明的供电系统配置装置可以广泛的应用于各种PSE供电系统中，可以在充分、合理利用资源的基础上保护模块化PSE供电系统的电源模块免受过载威胁。当然也可以在较小型的PSE供电系统中实施，提高用户的配置灵活性。

供电系统实施例

如图5所示为本发明供电系统具体实施例的结构示意图，本实施例的供电系统即为PSE供电系统，其具体包括：电源模块200和至少一个供电设备300，还包括本发明的供电系统配置装置100，例如一CPU。其中，供电系统配置装置100包括：初始分配模块110、监测模块120、排序模块130和功率分配模块140。初始分配模块110用于根据初始化分配策略将电源模块200的电源总功率分配给供电系统中的各供电设备300作为其各自的总可用功率；监测模块120用于监测供电系统的可变属性；排序模块130与监测模块120相连，用于当监测模块120监测到供电系统的可变属性改变时，根据各供电设备300上各端口的优先级对所有端口进行排序；功率分配模块140与排序模块130相连，用于按照排序模块130对端口的排序，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备300的所需功率，并根据统计得到的各供电设备300的所需功率重新为各供电设备300分配总可用功率。电源模块200用于提供电源总功率，且分别与供电系统配置装置100中的初始分配模块110和功率分配模块140相连；供电设备300分别与电源模块200相连接受供电，各供电设备300分别具有一个或一个以上端口，用于向连接在端口上的PD供电，且分别与初始分配模块110、监测模块120和功率分配模块140相连。

本实施例的供电系统可以为多级模块化的供电系统，该供电设备可以具体包括一级供电设备、二级供电设备和三级供电设备；每个一级供电设备包括至少一个二级供电设备；每个二级供电设备包括级联的至少一个三级供电设备；每个三级供电设备上设置有一个或一个以上端口.具体应用中，该一级供电设备具体可以为供电模块，二级供电设备具体可以为子系统，三级供电模块具体可以为PoE芯片.类似的，该供电系统还可以推广至其他级数的PSE供电系统中.

本实施例的供电系统，其中的供电系统配置装置可以采用本发明供电系统配置装置任一实施例的技术方案，包括各个功能单元，且该供电系统配置装置可以执行本发明供电系统配置方法任一实施例的技术方案，电源模块和供电设备可以在供电系统配置装置的控制下完成功率分配，实现向PD供电。本实施例的供电系统能够有效、合理的分配电源总功率，提高了资源利用率，避免了功率浪费，且能够进一步有效避免过载现象发生，实现安全供电。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种供电系统配置方法，其特征在于，包括：

步骤1、根据初始化分配策略将电源总功率分配给供电系统中的各供电设备作为其各自的总可用功率；

步骤2、监测供电系统的可变属性；

步骤3、当监测到供电系统的可变属性改变时，根据各所述供电设备上各端口的优先级对所有端口进行排序；

步骤4、按照所述端口的排序，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备的所需功率，并根据统计得到的各供电设备的所需功率重新为各供电设备分配总可用功率。

2.根据权利要求1所述的供电系统配置方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

监测供电系统中供电设备的数量，和/或端口的数量，和/或各供电设备的供电优先级，和/或各端口的供电优先级，和/或各端口的供电使能状态，和/或各端口是否连接受电设备，和/或各端口所连受电设备的等级，和/或各端口所连受电设备的实际供电功率。

3.根据权利要求1或2所述的供电系统配置方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

当监测到供电系统的可变属性改变时，根据端口所在供电设备的供电优先级和端口的供电优先级计算各端口的优先级，根据各端口的优先级对所有端口进行排序。

4.根据权利要求3所述的供电系统配置方法，其特征在于，所述步骤4具体为：

步骤41、测定各端口的所需功率，按照所述端口的排序，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备的所需功率，并监测各端口的所需功率累加之和是否大于电源总功率，若是，则执行步骤43，若否，则在所有端口的所需功率累加完成后，执行步骤42；

步骤42、计算电源总功率与各供电设备的所需功率之和之间的差值作为剩余功率，按照剩余分配策略将所述剩余功率分配给各供电设备，并执行步骤44；

步骤43、提取此次累加操作之前所记录的各供电设备的所需功率；

步骤44、分别计算各供电设备当前的总可用功率与该供电设备的所需功率的需求差值；

步骤45、按照需求差值的从大到小的顺序将电源总功率重新分配给各供电设备作为其各自的总可用功率，并返回执行步骤2。

5.根据权利要求4所述的供电系统配置方法，其特征在于，所述测定各端口的所需功率具体为：

当检测到端口的供电使能状态为供电未使能时，设置该端口的所需功率为零；

当检测到端口未连接受电设备时，设置该端口的所需功率为零；

当检测到端口正在供电时，设置该端口的所需功率为实际供电功率；

当检测到端口未对所连接的受电设备供电时，则识别所连接的受电设备的等级，根据该受电设备的等级设置该端口的所需功率。

6.根据权利要求4所述的供电系统配置方法，其特征在于，在所述步骤44之后还包括：判断各所述需求差值的绝对值是否小于设定门限值，若是，则返回执行步骤2，若否，则执行步骤45。

7.根据权利要求6所述的供电系统配置方法，其特征在于，判断各所述需求差值是否小于设定门限值具体为：判断各所述需求差值的绝对值是否均小于端口的所需功率最小值的二分之一.

8.一种供电系统配置装置，包括：

初始分配模块，用于根据初始化分配策略将电源总功率分配给供电系统中的各供电设备作为其各自的总可用功率；

监测模块，用于监测供电系统的可变属性；

排序模块，与所述监测模块相连，用于当监测模块监测到供电系统的可变属性改变时，根据各所述供电设备上各端口的优先级对所有端口进行排序；

功率分配模块，与所述排序模块相连，用于按照所述排序模块对所述端口的排序，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备的所需功率，并根据统计得到的各供电设备的所需功率重新为各供电设备分配总可用功率。

9.根据权利要求8所述的供电系统配置装置，其特征在于，所述排序模块包括：

优先级计算单元，用于当监测到供电系统的可变属性改变时，根据端口所在供电设备的供电优先级和端口的供电优先级计算端口的优先级；

排序单元，与所述优先级计算单元相连，用于根据各端口的优先级对所有端口进行排序。

10.根据权利要求9所述的供电系统配置装置，其特征在于，所述功率分配模块包括：

统计单元，与所述排序模块相连，用于测定各端口的所需功率，按照所述端口的排序，将各端口的所需功率逐一累加，分别统计各个供电设备的所需功率；

监测单元，与所述统计单元相连，用于监测各端口的所需功率累加之和是否大于电源总功率；

提取单元，与所述监测单元相连，用于当监测单元监测到各端口的所需功率累加之和大于电源总功率时，提取此次累加操作之前所记录的各供电设备的所需功率；

求差单元，与所述提取单元相连，用于分别计算各供电设备当前的总可用功率与该供电设备的所需功率的需求差值；

分配单元，与所述求差单元相连，用于按照所述求差单元计算得到的需求差值的从大到小的顺序将电源总功率重新分配给各供电设备作为其各自的总可用功率。

11.一种包括权利要求8～10所述的任一供电系统配置装置的供电系统，其特征在于，还包括：

电源模块，用于提供电源总功率，且分别与所述初始分配模块和所述功率分配模块相连；

供电设备，分别与所述电源模块相连接受供电，所述供电设备分别具有一个或一个以上端口，用于向连接在端口上的受电设备供电，且分别与所述初始分配模块、所述监测模块和所述功率分配模块相连。

12.根据权利要求11所述的供电系统，其特征在于：所述供电设备包括一级供电设备、二级供电设备和三级供电设备；每个所述一级供电设备包括至少一个二级供电设备；每个所述二级供电设备包括级联的至少一个三级供电设备；每个三级供电设备上设置有一个或一个以上端口；且所述一级供电设备具体为供电模块，所述二级供电设备具体为子系统，所述三级供电模块具体为以太网供电芯片。

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