CN102075331B - 一种以太网供电端设备及其实现供电的系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种以太网供电端设备及其实现供电的系统、方法，其中以太网供电端设备包括物理层端口的两对变压器和一供电端设备管理器；此外，在每对变压器和供电端设备管理器之间还各连接一对开关；其中，每对开关中的一开关连接在供电端设备管理器的正端与每对变压器中一变压器的中心抽头之间，每对开关中的另一开关连接在供电端设备管理器的负端与每对变压器中另一变压器的中心抽头之间。本发明提高了整个POE系统的兼容性和灵活性，减少了能源在线路上的损耗，同时还简化了用户的操作管理。

Description

一种以太网供电端设备及其实现供电的系统、方法

技术领域

本发明涉及数据通信领域中以太网供电（POE，Power Over Ethernet）技术，尤其涉及供电端设备及其实现供电的系统、方法。

背景技术

随着通信产品技术的发展，在现有以太网布线基础架构不做任何改动的情况下，供电端设备（PSE，Power Sourcing Equipment）为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能利用POE技术为此类设备提供直流供电。这些基于IP的终端，无需再单独安装电源设备和为此拉接电源线，被称为受电端设备（PD，PowerDevice）。越来越多的网络设备具有给这些PD供电的POE功能，包括路由器、交换机等。

供电端设备（PSE）端口连接的以太网线为8根线（即4对线）。PSE端口供电线对的选择，可采用1-2线对和3-6线对，如图1所示的选择方案A；或采用4-5线对和7-8线对，如图1所示的选择方案B；或采用所有的四个线对（1-2线对、3-6线对、4-5线对以及7-8线对）。PSE端口是否对外供电，是由PSE设备内部的POE管理器进行控制。

受电端设备（PD），通常应该是既能从1-2线对和3-6线对受电，又能从4-5线对和7-8线对受电。但是，也有些PD设计只采用1-2线对和3-6线对受电，或者只采用4-5线对和7-8线对受电。这样，就增大了与PSE的不兼容性，造成PSE无法为这些PD供电。

另外，当PSE只采用1-2线对和3-6线对对外供电时，若PSE或者PD的1-2线对和3-6线对上变压器的中心抽头与其控制单元（即各自的管理器）连接有异常，便无法实现PSE、PD双方的正常工作。当PSE只采用4-5线对和7-8线对对外供电时，若连接PSE或者PD为4根线（用于采用1-2线对和3-6线传输百兆信号）时，也会无法实现双方的正常工作。

而且，即使采用正常的8根线的以太网线连接PSE和PD，在PSE和PD设备均无异常的情况下，PSE对PD的供电功率也只有在30W或30W以下，无法实现更大功率的供电。

综上可知，现有技术中的PSE端口供电线对的选择，或采用1、2线对和3、6线对，或采用4、5线对和7、8线对，或采用所有的四个线对，均为固定模式，不能灵活地处理PD的取电线对或设备中连接线路等异常的问题，或者不能实现超过30W对外供电的功率限制问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以太网供电端设备及其实现供电的方法、系统，能够增加POE系统中PSE和PD之间的相互兼容性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种以太网供电端设备，包括物理层端口的两对变压器和一供电端设备管理器；此外，在每对变压器和供电端设备管理器之间还各连接一对开关，其中：

每对开关中的一开关连接在供电端设备管理器的正端与每对变压器中一变压器的中心抽头之间，每对开关中的另一开关连接在供电端设备管理器的负端与每对变压器中另一变压器的中心抽头之间；

所述以太网供电端设备还包括以以太网电连接器，其中：

两对变压器包括1-2线对变压器、3-6线对变压器、4-5线对变压器以及7-8线对变压器；

1-2线对变压器的两抽头相应地连接太网电连接器的1、2引脚，3-6线对变压器的两抽头相应地连接以太网电连接器3、6引脚，4-5线对变压器的两抽头相应地连接以太网电连接器4、5引脚，7-8线对变压器的两抽头相应地连接以太网电连接器7、8引脚。

进一步地，以太网电连接器为一RJ45接口插接器；

供电端设备管理器控制处于正端和负端的每对开关同时闭合，分别通过该RJ45接口插接器相应的1、2引脚、3、6引脚、4、5引脚以及7、8引脚依次检测物理层端口上是否连接受电端设备；控制检测到受电端设备的开关闭合或组合闭合，并控制未检测到受电端设备的其它开关断开，以选择相应的线对向所述受电端设备供电。

进一步地，

供电端设备管理器控制处于正端和负端的任一对开关组合闭合，实现通过两个线对供电；或控制处于正端和负端的三个开关组合闭合，实现通过三个线对供电；或控制正端和负端的两对开关均闭合，实现通过四个线对供电。

进一步地，开关是三极管、金属氧化物半导体场效应晶体（MOS）管、电子开关以及继电器器件中的任意一种。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种以太网供电端设备，包括物理层端口的一对变压器、一供电端设备管理器以及一以太网电连接器；此外，分别在该一对变压器和供电端设备管理器之间以及供电端设备管理器和以太网电连接器之间还各连接一对开关，其中：

第一对开关中一开关连接在供电端设备管理器的正端与该一对变压器中一变压器的中心抽头之间，第一对开关中另一开关连接在供电端设备管理器的负端与该一对变压器中另一变压器的中心抽头之间；该一对变压器相应的两对抽头相应地连接到以太网电连接器的两对引脚；

第二对开关中一开关连接在供电端设备管理器的正端与以太网电连接器相应的第三对引脚，第二对开关中另一开关连接在供电端设备管理器的负端与以太网电连接器相应的第四对引脚。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通过前述的以太网供电端设备实现以太网供电的系统，包括该以太网供电端设备和受电端设备，其中：

该以太网供电端设备，用于通过供电端设备管理器控制处于正端和负端的每一对开关组合闭合，以检测相应的物理层端口是否连接受电端设备；控制检测到受电端设备的开关闭合或组合闭合，并控制未检测到受电端设备的其它开关断开，以选择相应的线对向所述受电端设备供电；

受电端设备，用于接受该以太网供电端设备的供电。

进一步地，

供电端设备管理器控制处于正端和负端的任一对开关组合闭合，实现通过两个线对供电；或控制处于正端和负端的三个开关组合闭合，实现通过三个线对供电；或控制正端和负端的两对开关均闭合，实现通过四个线对供电。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通过前述的以太网供电端设备实现以太网供电的方法，包括：

该以太网供电端设备通过供电端设备管理器控制处于正端和负端的每一对开关组合闭合，以检测相应的物理层端口是否连接受电端设备；

根据检测结果控制检测到受电端设备的开关闭合或组合闭合，并控制未检测到受电端设备的其它开关断开，以选择相应的线对向受电端设备供电。

进一步地，根据检测结果控制检测到受电端设备的开关闭合或组合闭合，具体包括以下组合中的任意一种：

供电端设备管理器控制处于正端和负端的任一对开关组合闭合，实现通过两个线对供电；

供电端设备管理器控制处于正端和负端的三个开关组合闭合，实现通过三个线对供电；

供电端设备管理器控制处于正端和负端的两对开关均闭合，实现通过四个线对供电。

本发明与现有技术相比较，通过控制连接在PSE管理器和变压器中心抽头上的4个开关，轮流检测这些开关的各种组合闭合时端口连接的设备是否为PD，并根据检测结果控制线对的对外供电。这样，一方面使得PSE提高了对外供电的灵活性，不管PD是否为标准的（即不管PD的设计是从1-2线对和3-6线对受电，还是从4-5线对和7-8线对受电，或者从4个线对上都可以受电），PSE均能对其供电，由此提高了与PD连接的兼容性；另一方面，当PSE或者PD的1-2线对和3-6线对上变压器的中心抽头与其管理器连接有异常时，PSE可以采用3-6线对和4-5线对向PD供电，提高了对异常的处理能力；而且，如果PSE通过四对线对均能正常检测到PD时，可以控制闭合这4个开关而采用4个线对对外供电，由此既可减少电流在线路上的损耗，又可提高对PD的供电功率。

总之，本发明提高了整个POE系统的兼容性和灵活性，减少了能源在线路上的损耗，还简化了用户的操作管理。

附图说明

图1为现有的POE系统中PSE和PD之间供电线对的选择方案示意图；

图2为本发明的一PSE实施例内部电路结构示意图；

图3为本发明的另一PSE实施例内部电路结构示意图；

图4是本发明的POE系统中PSE与PD的以太网线连接的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明的技术方案进行详细地描述。以下例举的实施例仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明技术方案的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下例举的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图2所示，是本发明的一PSE实施例内部电路结构，在该PSE的物理层端口的四个变压器中心抽头和PSE管理器之间分别连接有四个开关S1、S2、S3、S4，其中：

开关S1连接在PSE管理器的PSE+端与1-2线对变压器的中心抽头之间，开关S2连接在PSE管理器的PSE-端与3-6线对变压器的中心抽头之间，开关S3连接在PSE+端与4-5线对变压器的中心抽头之间，开关S4连接在PSE-端与7-8线对变压器的中心抽头之间。

其中，开关S1、S2、S3、S4可以是三极管、MOS管、电子开关以及继电器器件中的任意一种。

PSE管理器控制处于PSE+端和PSE-端的开关两两同时闭合，通过以太网电连接器（譬如一RJ45接口插接器）相应的1、2引脚、3、6引脚、4、5引脚以及7、8引脚依次检测PSE端口上是否连接PD，即检测开关各种组合情况线对端口是否连接有PD。

譬如闭合开关S1和S2后，检测端口是否连接有PD；然后依次闭合开关S3和S4、S1和S4以及S2和S3，分别检测各种开关闭合情况下端口是否连接有PD。

PSE管理器根据开关组合闭合的检测结果，控制检测到连接有PD的开关闭合或组合闭合，控制未检测到连接有PD的其它开关断开，以选择相应的线对对外供电。其中，可以选择检测到PD的开关组合闭合中的一种，也可以选择所有检测到PD的开关组合闭合。

譬如，当闭合开关S1和S2后检测到端口连接有PD设备，而其它开关闭合的组合均没有检测到PD，则将开关S1和S2闭合后对PD供电；当闭合开关S1和S4后检测端口连接有PD，而其它开关闭合的组合均没有检测到PD，则将开关S1和S4闭合后对PD供电；当闭合开关S3和S4后检测端口连接有PD，且闭合开关S1和S4后也检测端口连接有PD设备，而其它开关闭合的组合均没有检测到PD，则将开关S1、S3和S4闭合后对PD供电，或者只闭合开关S1、S4或只闭合开关S3、S4对PD供电；或者检测结果为其它情形时，控制方法类似。

上述这种连接适用于以太网的千兆电口的模式下（需要4个线对对外传输信号）。

图3表示了本发明的另一种PSE实施例内部电路结构，在该PSE的物理层端口的两个变压器中心抽头和PSE管理器之间分别连接有两个开关S1、S2，其中：

开关S1连接在PSE管理器的PSE+端与1-2线对变压器的中心抽头之间，开关S2连接在PSE管理器的PSE-端与3-6线对变压器的中心抽头之间，PSE+端通过开关S3与RJ45插座的4、5引脚相连，PSE-端通过开关S4与RJ45插座的7、8引脚相连。

上述这种连接适用于以太网的百兆电口的模式下（只需要2个线对对外传输信号），即在PSE上无4-5线对和7-8线对连接的变压器，且物理层端口变压器的每一个线对都需支持对外供电。

如图4所示表示出本发明的PSE通过以太网线连接PD的POE系统实施例，其中：

PSE，通过4对以太网线连接PD，通过控制开关S1、S2、S3、S4的组合闭合，检测到相应的端口是否连接PD，并控制检测到连接PD的开关闭合或组合闭合，控制未检测到连接有PD的其它开关断开，以选择相应的线对对外供电；

PSE的内部电路结构如图2所示，此不再赘述。

PD，用于通过以太网线接受PSE的供电。

PSE控制开关S1、S2、S3、S4的两两组合闭合，包括S1和S2，S3和S4，S1和S4，S2和S3，其中，任意一种组合闭合都能正常检测到PD。

PSE通过控制开关S1、S2、S3、S4中的两个闭合（S1和S2，或S3和S4，或S1和S4，或S2和S3），实现通过2个线对对PD供电；通过控制开关S1、S2、S3、S4中的三个处于闭合状态，实现通过3个线对对PD供电；通过控制开关S1、S2、S3、S4均处于闭合状态，实现通过4个线对对PD供电。

当PSE通过4对线对PD进行供电时，一方面可减少能量在线路上的损耗，另一方面可以将PSE单端口对外供电的功率提高到30W以上。

本发明针对上述PSE实施例，相应地还提供了以太网供电端设备实现供电的方法实施例，包括：

PSE通过控制连接在端口变压器中心抽头和PSE管理器之间的开关的组合闭合，检测到相应的端口是否连接PD；

控制检测到连接PD的开关闭合或组合闭合，并控制未检测到连接有PD的其它开关断开，以选择相应的线对对外供电。

PSE控制四个开关S1、S2、S3、S4的两两组合闭合，以检测连接到相应的端口的PD；开关的两两组合闭合包括S1和S2，S3和S4，S1和S4，S2和S3中的任意一种。

PSE控制开关S1、S2、S3、S4中的两个闭合（S1和S2，或S3和S4，或S1和S4，或S2和S3），实现通过2个线对对PD供电；控制开关S1、S2、S3、S4中的三个处于闭合状态，实现通过3个线对对PD供电；控制开关S1、S2、S3、S4均处于闭合状态，实现通过4个线对对PD供电。

综上实施例可以看出，本发明能够提高整个POE系统的兼容性和灵活性，并可减少能源在线路上的损耗，同时还可简化用户的操作管理。

Claims (9)

1.一种以太网供电端设备，包括物理层端口的两对变压器和一供电端设备管理器，其特征在于，在每对变压器和所述供电端设备管理器之间还各连接一对开关，其中：

每对开关中的一开关连接在所述供电端设备管理器的正端与每对变压器中一变压器的中心抽头之间，每对开关中的另一开关连接在所述供电端设备管理器的负端与每对变压器中另一变压器的中心抽头之间；

以太网供电端设备还包括以太网电连接器，其中：

所述两对变压器包括1-2线对变压器、3-6线对变压器、4-5线对变压器以及7-8线对变压器；

所述1-2线对变压器的两抽头相应地连接所述以太网电连接器的1、2引脚，所述3-6线对变压器的两抽头相应地连接所述以太网电连接器3、6引脚，所述4-5线对变压器的两抽头相应地连接所述以太网电连接器4、5引脚，所述7-8线对变压器的两抽头相应地连接所述以太网电连接器7、8引脚。

2.按照权利要求1所述的以太网供电端设备，其特征在于，所述以太网电连接器为一RJ45接口插接器；

所述供电端设备管理器控制处于所述正端和所述负端的每对开关同时闭合，分别通过所述RJ45接口插接器相应的1、2引脚、3、6引脚、4、5引脚以及7、8引脚依次检测所述物理层端口上是否连接受电端设备；控制检测到受电端设备的开关闭合或组合闭合，并控制未检测到受电端设备的其它开关断开，以选择相应的线对向所述受电端设备供电。

3.按照权利要求2所述的以太网供电端设备，其特征在于，

所述供电端设备管理器控制处于所述正端和所述负端的任一对开关组合闭合，实现通过两个线对的所述供电；或控制处于所述正端和所述负端的三个开关组合闭合，实现通过三个线对的所述供电；或控制所述正端和所述负端的两对开关均闭合，实现通过四个线对的所述供电。

4.按照权利要求1至3任一项所述的以太网供电端设备，其特征在于，

所述开关是三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管、电子开关以及继电器器件中的任意一种。

5.一种以太网供电端设备，包括物理层端口的一对变压器、一供电端设备管理器以及一以太网电连接器，其特征在于，分别在该一对变压器和所述供电端设备管理器之间以及所述供电端设备管理器和所述以太网电连接器之间还各连接一对开关，其中：

第一对开关中一开关连接在所述供电端设备管理器的正端与该一对变压器中一变压器的中心抽头之间，第一对开关中另一开关连接在所述供电端设备管理器的负端与该一对变压器中另一变压器的中心抽头之间；该一对变压器相应的两对抽头相应地连接到所述以太网电连接器的两对引脚；

第二对开关中一开关连接在所述供电端设备管理器的正端与所述以太网电连接器相应的第三对引脚，第二对开关中另一开关连接在所述供电端设备管理器的负端与以太网电连接器相应的第四对引脚。

6.一种通过权利要求1所述的以太网供电端设备实现以太网供电的系统，包括所述以太网供电端设备和受电端设备，其中：

所述以太网供电端设备，用于通过所述供电端设备管理器控制处于正端和负端的每一对开关组合闭合，以检测相应的物理层端口是否连接受电端设备；控制检测到受电端设备的开关闭合或组合闭合，并控制未检测到受电端设备的其它开关断开，以选择相应的线对向所述受电端设备供电；

所述受电端设备，用于接受所述以太网供电端设备的供电。

7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述供电端设备管理器控制处于所述正端和所述负端的任一对开关组合闭合，实现通过两个线对的所述供电；或控制处于所述正端和所述负端的三个开关组合闭合，实现通过三个线对的所述供电；或控制所述正端和所述负端的两对开关均闭合，实现通过四个线对的所述供电。

8.一种通过权利要求1所述的以太网供电端设备实现以太网供电的方法，包括：

所述以太网供电端设备通过供电端设备管理器控制处于正端和负端的每一对开关组合闭合，以检测相应的物理层端口是否连接受电端设备；

根据检测结果控制检测到受电端设备的开关闭合或组合闭合，并控制未检测到受电端设备的其它开关断开，以选择相应的线对向所述受电端设备供电。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据检测结果控制检测到受电端设备的开关闭合或组合闭合，具体包括以下组合中的任意一种：

所述供电端设备管理器控制处于所述正端和所述负端的任一对开关组合闭合，实现通过两个线对的所述供电；

所述供电端设备管理器控制处于所述正端和所述负端的三个开关组合闭合，实现通过三个线对的所述供电；

所述供电端设备管理器控制处于所述正端和所述负端的两对开关均闭合，实现通过四个线对的所述供电。