CN102571502A - 终端接入设备和反向以太网工供电状态的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种终端接入设备和反向以太网工供电状态的检测方法，该终端接入设备包括PD和与该PD相连的多个以太网口，还包括供电状态检测电路和控制电路，其中：供电状态检测电路，用于检测通过以太网口与终端接入设备相连的PSE电源模块的供电状态，并向控制模块输出检测结果；控制电路，用于接收供电状态检测电路输出的检测结果，当检测结果指示正常供电时，控制打开该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能；当检测结果指示非正常供电时，控制关闭该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能。本发明能有效控制和防止用户私自切断用户家中PSE电源模块，从而保证反向POE供电的稳定性。

Description

终端接入设备和反向以太网工供电状态的检测方法
技术领域
本发明涉及电信接入网领域，尤其涉及一种终端接入设备和反向以太网工供电状态的检测方法。
背景技术
随着电信市场日益增长的网络带宽需求、电信市场对三网合一和三重播放业务开展的迫切需要以及电信核心网IP化向下一代网络(NGN)的快速演进，先进的无源光网络(Passive Optical Network，PON)技术迎着电信市场的需求而被赋予了时代的重任。近年来PON技术得到了“井喷”式的发展，也影响了传统接入网的接入方式，如非对称数字用户环路(ADSL)、超高速数字用户线路(VDSL)。PON接入网至今发展形成了光纤直接到家庭(FTTH)、光纤到楼(FTTB)、光纤到路边(FTTC)以及光纤到办公室(FTTO)等多种接入场景(统称FTTx)，然而丰富的接入场景也带来了一个不可回避的问题：在某些接入场景中取电非常困难，比如接入设备可能部署在马路边的信息箱中，也可能被挂在居民楼外墙上铁盒中，或者又是处于楼道内的信息箱中等等，这样不便于取电的地方对终端设备的供电方式提出了新的挑战。
正是在这种境况下，反向以太网工供电(Power Over Ethernet，POE)技术在这些取电难的场景中得到了应用。反向POE供电技术指从用户家中的远端电源供电设备(Power Supply Equipment，PSE)适配器模块通过标准以太网线为用户提供数据业务的同时也向上游受电设备(Powered Device，PD)提供供电功能的技术。如图1所示，每个用户家中都有一个PSE电源模块，其数据(DATA)口与用户家中的上网设备相连，提供双向的以太网数据传输的能力。PSE电源模块的上联电源口通过标准五类以太网线上联到终端接入设备的用户侧以太网口，50V的直流输出为上游终端接入设备提供反向POE供电，同时提供双向的以太网数据传输能力。目前定义了两种POE供电方式：一种是通过以太网线对中的(1，2)(3，6)数据线对传输功率，另一种是通过以太网线对中的空闲线对(4，5)(7，8)进行功率传输。
这种基于反向POE的馈电方式有效地解决了某些应用场景取电困难的问题，同时大大节省了部署终端设备时电源布线的成本和时间。从图1中可见，反向POE供电场景中的终端接入设备一般情况下会接入8到24个，甚至更多的用户，每个用户家中的PSE电源模块都有为上联终端接入设备提供反向POE供电的能力。然而PSE电源模块及其220VAC输入电源都位于用户家中，存在用户私自断开PSE电源模块220VAC输入插头的可能性。这种可能性给终端接入设备的反向POE供电稳定性带来了较大的隐患，同时多端口供电的冗余性特点也很难得到发挥。
发明内容
本发明实施例提供了一种终端接入设备和反向以太网工供电状态的检测方法，以解决因用户私自切断家中PSE电源模块而引起的反向POE供电不稳定的问题。
本发明实施例提供了一种终端接入设备，包括受电设备(PD)和与该PD相连的多个以太网口，该设备还包括供电状态检测电路和控制电路，其中：
所述供电状态检测电路，用于检测通过所述以太网口与所述终端接入设备相连的电源供电设备(PSE)电源模块的供电状态，并向所述控制模块输出检测结果；
所述控制电路，用于接收所述供电状态检测电路输出的所述检测结果，当所述检测结果指示所述PSE电源模块正常供电时，控制打开该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能；当所述检测结果指示所述PSE电源模块非正常供电时，控制关闭该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能。
优选地，所述控制电路包括中央处理单元(CPU)；所述供电状态检测电路包括限流电路、光耦合器和防漂移电路，所述限流电路的一端与所述PSE电源模块的正电压输出端相连，所述限流电路的另一端与所述光耦合器中发光二极管的阳极相连，所述光耦合器中发光二极管的阴极与所述防漂移电路的一端相连，所述防漂移电路的另一端分别与所述PSE电源模块的负电压输出端和模拟地线相连，所述光耦合器中光敏三极管的集电极和所述CPU的通用输入输出接口相连，所述光耦合器中光敏三极管的发射极与所述控制电路的数字地线相连；所述防漂移电路，用于防止所述供电状态检测电路对所述PD的特征阻抗电路的阻抗产生干扰。
优选地，所述供电状态检测电路和所述PD的特征阻抗电路为并联电路。
优选地，所述限流电路包括限流电阻。
优选地，所述防漂移电路包括场效应(MOS)管驱动电路和MOS管；其中：
所述MOS管驱动电路，用于在所述PSE电源模块输出的电压小于预定阈值时，向所述MOS管发送截止信号；
所述MOS管，用于接收所述MOS管驱动电路发送的截止信号后处于截止状态，以使所述供电状态检测电路对所述PD的特征阻抗电路的阻抗不会产生干扰。
优选地，所述防漂移电路为稳压管，所述稳压管，用于在所述PSE电源模块输出的电压小于预定阈值时，处于非击穿状态，以使所述供电状态检测电路对所述PD的特征阻抗电路的阻抗不会产生干扰。
本发明实施例提供了一种反向以太网工供电状态的检测方法，该方法包括：
终端接入设备检测通过以太网口与自身相连的电源供电设备(PSE)电源模块的供电状态，输出检测结果；
所述终端接入设备确定所述检测结果指示所述PSE电源模块正常供电时，控制打开该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能；确定所述检测结果为所述PSE电源模块非正常供电时，控制关闭该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能。
优选地，所述终端接入设备检测通过以太网口与自身相连的PSE电源模块的供电状态，输出检测结果，包括：
所述终端接入设备接收所述PSE电源模块提供的电压，当检测到所述电压为零时，输出高电平；当检测到所述电压为预定范围内的数值时，输出低电平。
优选地，所述终端接入设备确定所述检测结果指示所述PSE电源模块正常供电时，控制打开该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能；确定所述检测结果为所述PSE电源模块非正常供电时，控制关闭该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能，包括：
所述终端接入设备确定检测结果为低电平时，控制打开该终端对应以太网口的以太网双向数据转发功能；确定检测结果为高电平时，控制关闭该终端对应以太网口的以太网双向数据转发功能。
上述反向以太网供电状态检测电路，能有效控制和防止用户私自切断用户家中PSE电源模块，从而保证多端口终端接入设备反向POE供电的稳定性，发挥多端口冗余性特点。
附图说明
图1是现有反向POE供电系统的框图；
图2是本发明反向POE供电系统的框图；
图3是本发明终端接入设备实施例一的示意图；
图4是本发明终端接入设备实施例二的示意图；
图5是本发明反向以太网工供电状态的检测方法实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图2所示，是本发明反向POE供电系统的框图，本发明提供的POE供电系统与现有技术的区别在于：本发明的终端接入设备中增加了供电状态检测模块，该供电状态检测模块能准确检测用户侧以太网口(UNI口)的当前反向POE供电状态，若检测出UNI口的反向POE供电状态为正常供电状态，则允许以太网数据双向传输，表现为用户可以正常上网；若检测出UNI口的反向POE供电状态为断电状态(对应用户家中的PSE电源模块的220VAC输入被断开)，则禁止该UNI口的数据双向传输功能，在用户家中表现为无法上网。本发明中的反向POE供电状态检测电路配合CPU控制逻辑，能有效地保证在线状态的用户家中PSE电源模块的220VAC输入处于正常供电状态，进而保证了多端口终端接入设备反向POE供电的稳定性，发挥出多端口供电冗余性的特点。
本发明实施例提供了一种终端接入设备，包括受电设备(PD)和与该PD相连的多个以太网口，该设备还包括供电状态检测模块和控制模块，其中：
所述供电状态检测电路，用于检测通过所述以太网口与所述终端接入设备相连的电源供电设备(PSE)电源模块的供电状态，并向所述控制模块输出检测结果；
所述控制电路，用于接收所述供电状态检测电路输出的所述检测结果，当所述检测结果指示所述PSE电源模块正常供电时，控制打开该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能；当所述检测结果指示所述PSE电源模块非正常供电时，控制关闭该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能。
其中，所述控制电路包括中央处理单元(CPU)；所述供电状态检测电路包括限流电路、光耦合器和防漂移电路，所述限流电路的一端与所述PSE电源模块的正电压输出端相连，所述限流电路的另一端与所述光耦合器中发光二极管的阳极相连，所述光耦合器中发光二极管的阴极与所述防漂移电路的一端相连，所述防漂移电路的另一端分别与所述PSE电源模块的负电压输出端和模拟地线相连，所述光耦合器中光敏三极管的集电极和所述CPU的通用输入输出接口相连，所述光耦合器中光敏三极管的发射极与所述控制电路的数字地线相连；所述防漂移电路，用于防止所述供电状态检测电路对所述PD的特征阻抗电路的阻抗产生干扰。所述供电状态检测电路和所述PD的特征阻抗电路为并联电路。所述限流电路包括限流电阻。
另外，所述防漂移电路还可以包括场效应(MOS)管驱动电路和MOS管，如图3所示，其中：
所述MOS管驱动电路，用于在所述PSE电源模块输出的电压小于预定阈值时，向所述MOS管发送截止信号；
所述MOS管，用于接收所述MOS管驱动电路发送的截止信号后处于截止状态，以使所述供电状态检测电路对所述PD的特征阻抗电路的阻抗不会产生干扰。
具体地，电阻R1表示符合802.3at标准PD电路的特征阻抗。稳压管D1、D2，电阻R2、R3、R4，二极管D3以及电容C1、C2组成MOS管驱动电路，同时MOS管驱动电路和MOS管构成特征阻抗防漂移电路。一方面控制MOS管的通和断，同时在PSE供电模块检测标准PD特征阻抗的阶段(此阶段MOS管不导通)，起到防止特征阻抗R1因为下图中C和D两点之后的元器件和R1并联而发生特征阻抗R1漂移的现象。电阻R5、光耦以及电阻R6组成检测信号反馈电路，将CD两点之间的电压(直流母线电压)信号通过光耦耦合到图中的B点，将直流母线上的模拟电压信号转换为B点的数字信号反馈给控制电路中的CPU，同时起到了隔离模拟地与数字地的作用。
基于图3所示电路，位于用户家中的PSE供电模块在侦测阶段会对图3中PD电路特征阻抗R1进行检测，以识别对端的PD是否为符合802.3at标准的PD电路。侦测阶段PSE供电模块输出一个很小的电压(10v左右)到上图“+”“-”两极(PD的输入)之间，由于此电压不足以击穿稳压管D1和稳压管D2，因此图中A点的电压很小，为输入电压的一半左右，不足以驱动MOS管M1，使M1处于截止状态(D与S之间阻抗无穷大)，因此上图中C与D之后的检测信号反馈电路的阻抗不会影响R1的特征阻抗值，起到R1特征阻抗防漂移的作用，保证PSE能精确地测量到PD的特征阻抗值。
当PSE识别到对端为标准PD口，便输出50V的电压对楼道中的终端设备通过UNI口进行供电，此时加载在上图中的“+”“-”两极(PD的输入)之间的50V电压将使得稳压管D1和稳压管D2处于击穿状态，在A点产生10V的稳定电压，通过驱动电路驱动MOS管M1，使其导通，此时图中C和D两点间将达到50V。由限流电阻R5限流后的电流i流过光耦检测端的发光二极管，经耦合，光耦输出端导通，使输出端B产生数字信号“0”(输出信号的电压接近数字地)传送给CPU上的通用GPIO口。这种情况相当于用户家中的PSE电源模块插了220VAC电源正常工作的情况。
当用户切断家中PSE电源模块的220VAC输入时，PSE供电模块在此情况下无50V直流电压输出。此时MOS管M1将再次处于截止状态，信号反馈电路中电流i减小为0，此时光耦检测端的发光二极管截止，光耦输出端截止，使输出端B产生数字信号“1”(输出信号的电压接近VDD)传送给CPU上的通用GPIO口。
从以上分析来看，此电路完全有能力判断用户家中的PSE电源模块是否处于正常的供电状态。并能有效地将判断后的结果以数字信号方式输入到CPU的GPIO口，由CPU根据GPIO口的状态(数字“0”和数字“1”信号)对相应UNI口的数据双向传输功能进行开和关控制。
进一步地，所述防漂移电路还可以为稳压管，所述稳压管，用于在所述PSE电源模块输出的电压小于预定阈值时，处于非击穿状态，以使所述供电状态检测电路对所述PD的特征阻抗电路的阻抗不会产生干扰，具体结构如图4所示。
具体地，电阻R1表示符合802.3at标准PD电路的特征阻抗；稳压管D1构成特征阻抗防漂移电路。在PSE供电模块检测标准PD特征阻抗的阶段(此阶段D1不击穿)，起到防止特征阻抗R1因为下图中C和D两点之后的元器件和R1并联而发生特征阻抗R1漂移的现象。电阻R2、R3、光耦组成检测信号反馈电路，将CD两点之间的电压(直流母线电压)信号通过光耦耦合到图中的B点，将直流母线上的模拟电压信号转换为B点的数字信号输出，同时起到了隔离模拟地与数字地的作用。
基于图4所示电路，位于用户家中的PSE供电模块在侦测阶段会对图4中PD电路特征阻抗R1进行检测，以识别对端的PD是否为符合802.3at标准的PD电路。侦测阶段PSE供电模块输出一个很小的电压(10v左右)到上图“+”“-”两极(PD的输入)之间，由于此电压不足以击穿稳压管D1，因此M1处于截止状态(A与D之间阻抗无穷大)。此时上图中C与D之后的检测信号反馈电路的阻抗不会影响R1的特征阻抗值，起到R1特征阻抗防漂移的作用，保证PSE能精确地测量到PD的特征阻抗值。
当PSE识别到对端为标准PD口，便输出50V的电压对楼道中的终端设备通过UNI口进行供电，此时加载在上图中的“+”“-”两极(PD的输入)之间的50V电压将使得稳压管D1处于击穿状态，由限流电阻R5限流后的电流i流过光耦检测端的发光二极管，经耦合，光耦出端导通，使输出端B产生数字信号“0”(输出信号的电压接近数字地)传送给CPU上的通用GPIO口。这种情况相当于用户家中的PSE电源模块插了220VAC电源正常工作的情况。
当用户切断家中PSE电源模块的220VAC输入时，PSE供电模块在此情况下无50V直流电压输出。此时稳压管D1将再次处于截止状态，信号反馈电路中电流i减小为0，此时光耦检测端的发光二极管截止，光耦输出端截止，使输出端B产生数字信号“1”(输出信号的电压接近VDD)传送给CPU上的通用GPIO口。
从以上分析来看，此电路完全有能力判断用户家中的PSE电源模块是否处于正常的供电状态。并能有效地将判断后的结果以数字信号方式输入到CPU的GPIO口，由CPU根据GPIO口的状态(数字“0”和数字“1”信号)对相应UNI口的数据双向传输功能进行开和关控制，同时相比于图3所示电路，图4所示电路更为简洁，元器件成本更低。
如图5所示，是本发明反向以太网工供电状态的检测方法实施例的流程图，该过程包括：
步骤501、终端接入设备检测通过以太网口与自身相连的电源供电设备(PSE)电源模块的供电状态，输出检测结果；
终端接入设备中的供电状态检测电路检测终端中的PSE电源模块的供电状态；供电状态检测电路将检测结果发送至CPU；
步骤502、判断终端是否处于正常供电状态，若是，执行步骤503，否则执行步骤504；
CPU判断终端是否处于正常供电状态，并根据检测结果进行后续控制操作；
步骤503、控制打开该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能；结束；
步骤504、控制关闭该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能。
从图5可见，采用了上述反向以太网工供电状态的检测方法能有效地保证用户家中PSE电源模块的220VAC输入处于正常供电状态，防止用户私自切断家中PSE电源模块的220VAC输入电源；同时保证了多端口终端接入设备反向POE供电的稳定性，让多端口终端接入设备的供电冗余性特点得到发挥，很好地解决了目前技术中存在的问题。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，上述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种终端接入设备，包括受电设备(PD)和与该PD相连的多个以太网口，其特征在于，该设备还包括供电状态检测电路和控制电路，其中：
所述供电状态检测电路，用于检测通过所述以太网口与所述终端接入设备相连的电源供电设备(PSE)电源模块的供电状态，并向所述控制模块输出检测结果；
所述控制电路，用于接收所述供电状态检测电路输出的所述检测结果，当所述检测结果指示所述PSE电源模块正常供电时，控制打开该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能；当所述检测结果指示所述PSE电源模块非正常供电时，控制关闭该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：
所述控制电路包括中央处理单元(CPU)；
所述供电状态检测电路包括限流电路、光耦合器和防漂移电路，所述限流电路的一端与所述PSE电源模块的正电压输出端相连，所述限流电路的另一端与所述光耦合器中发光二极管的阳极相连，所述光耦合器中发光二极管的阴极与所述防漂移电路的一端相连，所述防漂移电路的另一端分别与所述PSE电源模块的负电压输出端和模拟地线相连，所述光耦合器中光敏三极管的集电极和所述CPU的通用输入输出接口相连，所述光耦合器中光敏三极管的发射极与所述控制电路的数字地线相连；
所述防漂移电路，用于防止所述供电状态检测电路对所述PD的特征阻抗电路的阻抗产生干扰。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：
所述供电状态检测电路和所述PD的特征阻抗电路为并联电路。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：
所述限流电路包括限流电阻。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：
所述防漂移电路包括场效应(MOS)管驱动电路和MOS管；其中：
所述MOS管驱动电路，用于在所述PSE电源模块输出的电压小于预定阈值时，向所述MOS管发送截止信号；
所述MOS管，用于接收所述MOS管驱动电路发送的截止信号后处于截止状态，以使所述供电状态检测电路对所述PD的特征阻抗电路的阻抗不会产生干扰。
6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：
所述防漂移电路为稳压管，所述稳压管，用于在所述PSE电源模块输出的电压小于预定阈值时，处于非击穿状态，以使所述供电状态检测电路对所述PD的特征阻抗电路的阻抗不会产生干扰。
7.一种反向以太网工供电状态的检测方法，其特征在于，该方法包括：
终端接入设备检测通过以太网口与自身相连的电源供电设备(PSE)电源模块的供电状态，输出检测结果；
所述终端接入设备确定所述检测结果指示所述PSE电源模块正常供电时，控制打开该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能；确定所述检测结果为所述PSE电源模块非正常供电时，控制关闭该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述终端接入设备检测通过以太网口与自身相连的PSE电源模块的供电状态，输出检测结果，包括：
所述终端接入设备接收所述PSE电源模块提供的电压，当检测到所述电压为零时，输出高电平；当检测到所述电压为预定范围内的数值时，输出低电平。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述终端接入设备确定所述检测结果指示所述PSE电源模块正常供电时，控制打开该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能；确定所述检测结果为所述PSE电源模块非正常供电时，控制关闭该PSE电源模块对应终端上的以太网口的以太网双向数据转发功能，包括：
所述终端接入设备确定检测结果为低电平时，控制打开该终端对应以太网口的以太网双向数据转发功能；确定检测结果为高电平时，控制关闭该终端对应以太网口的以太网双向数据转发功能。
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