CN102299807B - 一种MicroTCA上实现的POE系统及其管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种MicroTCA上实现的POE系统及其管理方法，包括在一块插卡式板卡上同时实现以太网功能和以太网供电功能；利用微处理器及其串口通过另一块板卡管理POE；或者直接利用CPU对POE进行管理，并将管理数据以IP包的形式通过千兆和百兆以太网口传递来进行管理；通过两个PD侧POE控制器组合，实现高功率供电。该POE系统具有很好的模块可扩展性和管理智能性，简化了系统设计。

Description

一种MicroTCA上实现的POE系统及其管理方法

技术领域

本发明涉及网络通信和以太网供电技术领域，特别是在微型电信计算架构MicroTCA标准平台的AMC板卡上实现的一种POE系统及其管理方法。

背景技术

POE(Power Over Ethernet，以太网供电)是一种利用双绞线传输以太网数据的同时，向受电设备提供直流功率的技术。

MicroTCA(Micro Telecommunications Computing Arthitecture，微型电信计算架构)是由PICMG标准化组织制定的一个规范，采用标准化，模块化，开放化设计思想构建的新一代超强性能通用业务处理平台。

随着POE技术的广泛应用，出现了越来越多的POE设备，传统的设计中，MicroTCA平台的AMC板卡由于使用来自背板的单一的12V载荷电，而且受板面积和空间的制约，无法提供48V的POE功能，只能提供以太网交换机的功能。当使用这个平台，而设备又只支持以太网供电方式时，通常需外置一个单独的POE设备，增加了设备复杂性，如图1所示。

IEEE802.3at将PSE供电的功率提升到了25W，但仍无法满足高于25W的应用，如图2所示。一些采用以太网供电的终端，其功耗通常大于25W，需要一种能为这些设备提供以太网供电的方法。

传统的POE设备，由单片机来控制或根本不加控制，不便于管理，不能进行智能的控制，缺乏灵活性。而且使用控制器时，由于采用单一48V直流供电，板上还需增加专门的DC-DC电源模块为控制器提供低压的工作电压，设计复杂，效率低。

因此，需要在MicroTCA平台中设计一种支持以太网供电的以太网交换设备，而且这种设备要能被灵活的管理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有应用模式的不足和缺陷，提出了一种在MicroTCA标准平台的AMC板卡上实现的一种POE系统及其管理方法，使得POE技术的应用得到扩展，可灵活的配置和管理，而且增加了设备运行可靠性，降低成本。

为了达到上述目的，本发明的技术方案包括：

1)板卡控制部分由背板供电，另外增加一48V直流输入接口，输入直流电，用于给POE提供功率，电源接口支持热拔插；

2)在MicroTCA标准平台的AMC板卡上，实现具有以太网供电功能的交换机，以太网交换机和POE供电共用连接器，两种应用情况自动切换，即可单独作为以太网交换机使用，也可提供以太网供电。两种功能共同POE供电的变压器；

3)供电设备PSE可通过两个端口联合为受电设备PD提供50W的功率，每端口拥有各自独立的PSE和PD控制器；

4)以太网部分和POE部分电气隔离，但可以进行通信，便于位于以太网侧的控制电路对POE模块进行状态查询和控制；

5)POE的管理，采用单片机经串口由另一块板管理，或者由处理以太网的处理器直接管理，管理数据通过千兆或百兆以太网传输。POE的管理和平台中其它的板卡模块管理统一管理，单一管理软件即可管理系统中所有设备；

6)在一块插卡式结构的板卡上实现8路POE供电功能，可根据实际使用的POE端口数量增加机框中的板卡来扩展端口，模块化的结构增强系统灵活性；

由本发明的上述技术方案可以看出，由于巧妙利用插卡式板卡标准的低压电源，再加上扩展的POE电源，从而将以太网交换机和以太网供电技术融合在一块AMC板卡上，形成可灵活配置端口数量的模块式应用，利用MicroTCA平台本身先进的管理能力来管理POE系统，能灵活的满足各类POE应用需求，系统具有很好的稳定性和灵活性。

附图说明

以下描述和附图是为了更清楚的说明现有技术或本发明的技术方案，通过比较，可更加深入的理解本发明的创新、优点以及实施细节。本发明通过实施例描述，因此本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，下面将对附图作进一步的说明：

图1所示为传统POE应用模式的示意图；

图2所示为现有应用中单端口功率输出具有局限性；

图3所示为本发明利用双端口提供高功率输出的示意图；

图4所示为本发明实施例一提供的电路结构示意图；

图5所示为本发明实施例一POE管理结构图；

图6所示为本发明实施例二提供的电路结构示意图；

图7所示为本发明实施例二POE管理结构图

具体实施方式

下面根据附图和实例对本发明做进一步详细说明，尽管是对特定实施例进行讨论，但是可以理解这仅仅是为了举例说明，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有进行创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种MicroTCA上实现的POE系统及其管理方法包括：

在MicroTCA标准平台的一块AMC板卡上同时实现以太网交换机和以太网供电功能，POE系统管理可由串口经另一块板卡管理或直接经背板千兆传递管理数据，对于大功率的PD，支持两个端口联合供电，满足大功率应用。

其中，所述的MicroTCA平台只是一种插卡式平台的实例，也可以是ATCA等其它类似结构的插卡式平台，所述的AMC板卡可以是其它插卡式便于扩展的板卡。所述以太网交换机和以太网供电口共同连接器，此连接器可以是RJ45或其它自定义的以太网端口，端口数量可以是本发明实施例中的8个，也可以是小于或大于这个数目。所述背板千兆，也可以是背板上传输的其它结构的数据通道。对POE管理的处理器也可以是其它可编程器件，如CPLD和FPGA。分离的CPU和以太网芯片也可以是某种具有以太网接口的CPU。

本发明实施例提供的技术方案中，由于以MicroTCA平台为例，来自背板的电源为12V，供整板的以太网部分及其它低压部分使用，所以POE部分需要的48V直流由前面板的电源连接器提供。而且PCB上低压侧和48V电压侧是电气隔离的，以增加运行可靠性，减少干扰。而且在MicroTCA平台中，如果平台的电源板也采用48V供电，POE可以和它共用电源，从而使得电源布线容易。

本发明实施例提供的技术方案中，当PD功率大于25W时，通过两个端口为一个PD供电的方式，PD上拥有与PSE相同数目的控制器。

下面将对本发明实施例在实际应用中的实现方式进行详细的说明：

实施例一：

本发明实施例一以POE的串口管理为例进行说明。图4所示的利用MCU和串口管理POE的示意图中，以太网交换机部分由CPU和以太网交换芯片等部分组成，CPU为以太网交换芯片专用。以太网交换芯片虽然与背板间有千兆连接，但与POE的管理无关。以太网供电部分由POE控制器和POE输出电路构成，POE控制器的管理接口经过光耦隔离后由低压侧的MCU管理，MCU通过前面板的串口与另一块板卡通信。POE输出的功率来自于前面板的48V直流连接器。以太网交换部分和POE部分共用同一个POE变压器和同一个输出连接器。本发明实施例一中的板卡上POE对外的管理接口为串口，连接到另一块具有串口的板卡，该板卡将串口上的数据经CPU处理后由其百兆以太网口上报给电脑等设备，统一由上层应用软件管理。

如图5所示，板卡501是整个系统中的核心板卡，包含了其它所有板卡的管理信息，POE板卡502将POE的管理串口连接到501板卡上，从而实现了所有业务的统一管理。

实施例二：

本发明实施例二以POE的千兆管理为例进行说明。图6所示，POE管理部分与以太网交换机共用一个CPU，POE管理数据由CPU经以太网芯片的千兆口从背板传输。前面板只提供POE供电输出的业务接口和POE的48V直流电源接口。图中的以太网部分和POE部分在一块AMC板卡上实现，实现了以太网供电功能的以太网交换机。

图7描述了通过千兆口管理POE的结构图，具体为：POE部分由以太网交换机的CPU管理，CPU通过以太网芯片的千兆口和背板连接，701板和702板在背板上也是通过千兆口互联的，需要对POE进行管理或查询POE状态时，管理数据由701板卡的前面板的百兆网口经内部交换由千兆口以IP包的形式送入702板的千兆，然后由702板(也就是本发明中的POE系统)的CPU对IP包进行分析，从而对POE进行管理。

本发明实施例提供的技术方案，较之现有应用模式，由于在一块插入式板卡上同时实现了以太网功能和POE供电功能，而且将POE管理融入到标准的平台管理中，使得POE的管理更加便利。模块式的设计方式，可灵活的扩展，以满足各类应用。尤其和现在MicroTCA标准平台中使用单独的以太网交换板卡和POE供电设备的应用模式相比，避免了多种设备互联的兼容性等问题，简化布线，提高了设备的可靠性，在配置发生变化时，更灵活的完成配置而不需更换设备。

以上所述，仅为本发明典型的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种MicroTCA上实现的POE系统，其特征在于，包括:

1)一直流输入接口，输入直流电；

2)在MicroTCA标准平台的AMC板卡上，实现具有以太网供电功能的交换机；

3)供电设备PSE通过两个端口联合为受电设备PD提供50W的功率；

4)以太网部分和POE部分电气隔离，但可以进行通信；

5)POE的管理，采用单片机经串口由核心板卡管理，或者由处理以太网的处理器直接管理，管理数据通过千兆或百兆以太网传输；

所述POE的管理，采用单片机经串口由核心板卡管理，包括:

单片机或其它微处理器由光耦与POE控制器连接，由单片机完成POE的状态查询和控制管理功能；

单片机对外接口为RS232串口，该串口连接到核心板卡的串口，管理信息由上层应用软件经以太网到达核心板卡，然后由核心板卡通过串口下发给POE系统；

所述POE的管理，由处理以太网的处理器直接管理，管理数据通过千兆或百兆以太网传输，包括：

以太网交换机的高性能处理器直接通过光耦连接到POE控制器，AMC板卡通过背板千兆接口连接到核心板卡；

POE管理数据由核心板卡从背板千兆接口，按以太网包的形式发送给POE系统中以太网交换机的处理器，再下发到POE控制器；

6)8个48V以太网供电接口。

2.根据权利要求1所述的MicroTCA上实现的POE系统，其特征在于，所述的直流输入接口，位于AMC板卡前面板，输入的直流电为-48VDC～-57VDC。

3.根据权利要求1所述的MicroTCA上实现的POE系统，其特 征在于，所述在MicroTCA标准平台的AMC板卡上，实现具有以太网供电功能的交换机，包括：在一块标准尺寸的插卡式AMC板卡上，同时实现以太网功能和以太网供电功能；

所述的AMC板卡尺寸包括标准中的所有尺寸；

以太网和以太网供电共用同一个接口，该接口用作普通以太网口，以及对外供电的POE供电口。

4.根据权利要求3所述的MicroTCA上实现的POE系统，其特征在于，所述AMC板卡，满足MicroTCA设计标准，AMC板卡以太网部分由背板供电，POE部分由前面板连接器直流供电。

5.根据权利要求1所述的MicroTCA上实现的POE系统，其特征在于，所述供电设备PSE通过两个端口联合为受电设备PD提供50W的功率，包括:

正常使用时，由一个端口为PD供电；

受电设备需要功率大于25W时，通过两个端口联合为PD提供高功率；

PD功率超过设定值时，拒绝供电。

6.根据权利要求1所述的MicroTCA上实现的POE系统，其特征在于，所述以太网部分和POE部分电气隔离，包括：

以太网和POE共用POE的变压器，接口上由变压器实现隔离；POE控制器由以太网部分处理器管理，管理接口通过光耦隔离和通信。

7.根据权利要求6所述的MicroTCA上实现的POE系统，其特征在于，所述以太网部分处理器，为任何一种具有以太网接口的处理器。

8.根据权利要求6所述的MicroTCA上实现的POE系统，其特征在于，所述的8个48V以太网供电接口指一块AMC板卡上提供8个 POE供电口，每端口输出直流电压48V，功率25W。