CN102970148B - 基于poe交换机的供电方法、装置及poe交换机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于POE交换机的供电方法、装置及POE交换机，该方法包括：探测所述以太网供电POE交换机的所有端口的受电设备PD是否在位，获取PD在位的端口；将获取的端口分为至少两组，每组内至少两个端口；以设定时间间隔，依次给每组内端口的PD供电，其中，同时给同组内端口的PD供电，所述设定时间间隔小于等于过载保护时间。该方案保证了所有PD在位的端口都能够供电，同时确保了POE系统稳定以及网络通畅；而且确保在端口出现过载之前所有端口都能正常供电。

Description

基于POE交换机的供电方法、装置及POE交换机

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤指一种基于POE交换机的供电方法、装置及POE交换机。

背景技术

以太网供电（PowerOverEthernet，POE）技术是在现有以太网Cat.5布线基础架构下，为以太网客户端传输数据信号的同时，还为其提供直流供电的技术，以太网客户端可以为互联网协议（InternetProtocol，IP）电话机、无线局域网（WirelessLocalAreaNet，WLAN）接入点（AccessPoint，AP）、网络摄像机等等。POE技术能在确保现有结构化布线安全的同时，保证现有网络设备正常运作，从而最大限度地降低成本。现有POE技术的标准有电气和电子工程师学会（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，IEEE）802.3af和IEEE802.3at两种，IEEE802.3at标准能够向下兼容IEEE802.3af标准。

POE系统包括供电设备（PowerSourcingEquipment，PSE）和受电设备（PoweredDevice，PD）两部分。PSE是为PD供电的设备，是整个POE系统的管理者；PD是接受PSE供电的设备，是POE系统的客户端。两者基于IEEE802.3af或IEEE802.3at标准建立有关PD的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系，PSE以此为根据通过以太网向PD供电。

POE系统的主要供电特性参数为：IEEE802.3af标准的电压为44～57V，典型值为48V，而IEEE802.3at标准的电压为50-57V，典型值为51V；最大启动电流为500mA；IEEE802.3af典型工作电流为10～350mA，而IEEE802.3at典型工作电流为10～600mA；在空载条件下，最大需要电流为5mA；为PD提供3.84～25.5W五个等级的电功率请求，最大为25.5W。

由于IEEE802.3at标准向下兼容IEEE802.3af标准，以下均以支持IEEE802.3af标准的设备为例进行说明，以下实例同样适用于支持IEEE802.3at标准的设备。

按照IEEE802.3af标准，PD接入PSE以后，POE系统的供电过程如图1所示：

S10：探测，又称为Detect、Detection或在位检测。PSE在端口输出很小的电压，来检测该端口是否连接了支持IEEE802.3af标准的PD。这是上电前的必要步骤。

S11：分级。当检测到PD之后，PSE会为检测到的PD分级，识别PD的功率等级。这是上电前的必要步骤。

S12：上电。在一个可配置时间的启动期内，PSE从低电压开始向PD供电，直至提供48V的直流电。

S13：运行。PSE为PD提供稳定的44-57V直流电。在供电过程中，如果超过过载电流限制（i-cut，ICUT），PSE会停止为PD供电，这个过程称为过载保护。

S14：断开。若PD断开，PSE会快速地（一般在300～400ms之内）停止为PD供电，并重复如S10的探测过程以检测该端口是否连接PD。

在实际应用中，特别是随着WLAN的快速发展，POE交换机与AP的连接组成了一种典型的POE系统，POE交换机是PSE，AP是PD，二者在WLAN中最常用的接法如图2所示，如果POE交换机检测到某端口存在AP，POE交换机的PSE会导通该端口的MOS管对该端口的AP供电；反之，当POE交换机的PSE关闭该端口的MOS管时，就停止对该端口的AP供电。可见，PSE能够有效监控和控制本端口的MOS管连通是POE交换机正常运行的前提。

图2中AP的正负极与保护地线（ProtectionGrounding，PGND）是绝缘的，这时POE系统可以正常工作。但是，目前有很多AP的负极（GND）与机壳是连在一起的，如图3所示，AP的-48V、AP的GND、同轴电缆的屏蔽层都和AP的机壳连接在一起，当各个AP的天线均通过同轴电缆和合路器及功分网络相接时，就会导致所有AP的-48V连接在一起，而功分网络连接到PGND时，所有AP的负极通过外壳连接到PGND上。如果POE交换机的端口1探测到AP1存在，Q1就会导通给AP1供电。如果除Q1外其他端口的MOS管都没有导通，由于所有AP（AP1~APn）都接地，其他的AP（AP2~APn）的电流都会从Q1流过，如图4所示。其中，正常电流流向为：POE正极→AP1正极→AP1负极→Q1→POE负极，如图4中曲线a所示；不正常的电流流向为：POE正极→AP2正极→AP2负极→AP2外壳→接地线→Q1→POE负极……以及POE正极→APn正极→APn负极→APn外壳→接地线→Q1→POE负极，分别如图4中曲线b、c所示。

多个AP负极接地，会出现接地环线，此时，若为一个AP供电，其他AP也会通过该AP的通路供电，这种现象为“偷电”。发生“偷电”后，其他AP的在位检测电流也会经过Q1而无法达到自身检测回路中，PSE无法检测到该端口的AP，认为该端口不存在AP，该端口的MOS管也不会打开。

现有的POE交换机采用逐口供电的方式，如图5所示，首先对当前端口进行检测、分级、供电，然后再对下一个端口检测、分级、供电……。

如果所有的AP负极连在一起形成接地环线，在为第一个端口的AP供电后，其他AP都会通过该端口偷电，若第一个端口没有过载，则POE交换机无法检测到其他AP存在，若第一个端口过载，为第二个端口的AP供电，这时其他AP均通过第二个端口的AP偷电，若第二个端口没有过载，则POE交换机无法检测到其他AP存在，若第二个端口过载，为第三个端口供电……依此类推，周而复始。这样，POE交换机有可能无法正常检测AP，这就会造成POE交换机不能正常给AP供电，进而造成网络中断；POE交换机的端口有可能过载，严重时会烧坏POE交换机，造成POE系统瘫痪。

发明内容

本发明实施例提供一种基于POE交换机的供电方法、装置及POE交换机，用以解决当POE系统中存在接地环线时，现有的基于POE交换机的供电方法，由于无法检测AP会造成POE交换机不能正常给AP供电，进而造成网络中断，以及有可能烧坏POE交换机，造成POE系统瘫痪的问题。

一种基于POE交换机的供电方法，包括：

探测所述以太网供电POE交换机的所有端口的受电设备PD是否在位，获取PD在位的端口；

将获取的端口分为至少两组，每组内至少两个端口；

以设定时间间隔，依次给每组内端口的PD供电，其中，同时给同组内端口的PD供电，所述设定时间间隔小于等于过载保护时间。

一种基于POE交换机的供电装置，包括：

获取单元，用于探测所述以太网供电POE交换机的所有端口的受电设备PD是否在位，获取PD在位的端口；

分组单元，用于将获取的端口分为至少两组，每组内至少两个端口；

供电单元，用于以设定时间间隔，依次给每组内端口的PD供电，其中，同时给同组内端口的PD供电，所述设定时间间隔小于等于过载保护时间。

一种交换机，包括上述基于POE交换机的供电装置。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的基于POE交换机的供电方法、装置及POE交换机，通过探测所述以太网供电POE交换机的所有端口的受电设备PD是否在位，获取PD在位的端口；将获取的端口分为至少两组；以设定时间间隔，依次给每组内端口的PD供电，其中，同时给同组内端口的PD供电，所述设定时间间隔小于等于过载保护时间。该方案在供电之前探测所有端口的PD在位状态，并获取PD在位的端口，以分组的形式给所有PD在位的端口供电，即使POE系统中存在接地环线，也能保证所有PD在位的端口都能够供电，同时确保了POE系统稳定以及网络通畅，避免了现有技术中当POE系统中存在接地环线而发生偷电后，端口的PD在位检测失败造成端口的PD始终得不到供电，造成的POE系统不稳定以及网络中断的问题；以设定时间间隔，依次给每组内端口的PD供电，并且同时给同组内端口的PD供电，设定时间间隔小于等于过载保护时间，这样就可以确保在端口出现过载之前所有端口都能正常供电，这样就避免了POE交换机被烧坏，以及POE系统瘫痪的问题。

附图说明

图1为现有技术中POE系统为一个PD供电的过程；

图2为现有技术中POE交换机与AP连接方法的示意图；

图3为现有技术中POE系统中存在接地环线的结构示意图；

图4为现有技术中POE系统中存在接地环线时非正常电流的流向示意图；

图5为现有技术中基于POE交换机的供电方法的流程图；

图6为本发明实施例中基于POE交换机的供电方法的流程图；

图7为本发明实施例中优选的基于POE交换机的供电方法的流程图；

图8为本发明实施例中基于POE交换机的供电装置的结构示意图；

图9为本发明实施例中优选的基于POE交换机的供电装置的结构示意图。

具体实施方式

针对当POE系统中存在接地环线时，现有的基于POE交换机的供电方法，由于无法检测AP会造成POE交换机不能正常给AP供电，进而造成网络中断，以及有可能烧坏POE交换机，造成POE系统瘫痪的问题，本发明实施例提供一种基于POE交换机的供电方法，该方法的流程如图6所示，执行步骤如下：

S60：探测POE交换机的所有端口的PD是否在位，获取PD在位的端口。

POE交换机在供电之前首先探测所有端口的Detect信息，并获取PD在位的端口，具体可以是端口号等等信息。即使POE交换机和PD组成的POE系统中存在接地环线，由于在位检测电压低，端口的MOS管没有完全导通，也就不会发生由于偷电导致无法检测到其他端口的PD在位的问题，所有端口的Detect过程是可以正常进行的，这样就可以确保检测到所有PD在位的端口。

S61：将获取的端口分为至少两组，每组内至少两个端口。

分组的方式有很多种，可以每组包含的端口个数相同，例如每组包含两个的端口，两个端口的端口号是相邻的，也可以是不相邻的；也可以每组包含的端口个数不同，例如第一组包含2个端口、第二组包含3个端口、第三组包含4个端口等等。还有很多分组的方式，这里不再赘述。

S62：以设定时间间隔，依次给每组内端口的PD供电，其中，同时给同组内端口的PD供电，设定时间间隔小于等于过载保护时间。具体的，设定时间间隔等于小于50毫秒。

现有技术中一次只给一个端口供电，当POE交换机中的端口接地异常时，多个端口会从上电的端口偷电，由于每个端口的工作电流较大，这就会造成上电的端口的实际电流太大，产生过载保护。按照IEEE802.3af标准，端口的过载保护电流称为ICUT，如果上电端口的电流在过载保护时间内（一般为50~70ms）超过ICUT，那么POE交换机就会给上电的端口断电，其它端口的PD将不能偷电。

本发明一次给一个分组的端口供电，并且同时给同组内的两个或者两个以上的端口供电，这样即使其它端口偷电，也会是从同组中的两个或者两个以上的端口偷电，一个上电端口的实际电流不会很快使超过ICUT。而且，两次供电相隔设定时间间隔，设定时间间隔小于等于过载保护时间，较佳的，设定时间间隔小于50毫秒，这样即使其它端口发生了短暂的偷电，在上电端口发生过载保护之前，偷电端口的MOS管已经导通，偷电的端口得到正常供电。由于MOS管的导通电阻一般小于100mΩ，小于PD间通过地线连接的电阻，电流仍然从每个端口正常回流，POE系统得以稳定工作。如此循环，直到所有端口上电完成。

该方案在供电之前探测所有端口的PD在位状态，并获取PD在位的端口，以分组的形式给所有PD在位的端口供电，即使POE系统中存在接地环线，也能保证所有PD在位的端口都能够供电，同时确保了POE系统稳定以及网络通畅，避免了现有技术中当POE系统中存在接地环线供电发生偷电后，端口的PD在位检测失败造成端口的PD始终得不到供电，造成的POE系统不稳定以及网络中断的问题；以设定时间间隔，依次给每组内端口的PD供电，并且同时给同组内端口的PD供电，设定时间间隔小于等于过载保护时间，这样就可以确保在端口出现过载之前所有端口都能正常供电，这样就避免了POE交换机被烧坏，以及POE系统瘫痪的问题。

较佳的，上述S62中的依次给每组内端口的PD供电之后，还可以检测POE系统中是否存在接地异常的端口，如图7所示，包括如下步骤：

S63：给所有端口的PD断电；

S64：探测POE交换机的所有端口的PD是否在位，并在第一在位状态表中记录所有端口的PD在位状态。

可以维护第一在位状态表，用来记录所有端口的PD在位状态。

S65：确定当前端口的PD是否在位，若是，执行S66；否则，执行S70。

S66：给当前端口的PD供电。

S67：确定当前端口是否过载，若是，执行S68；否则，执行S69。

S68：标记当前端口接地异常，执行S70。

如果当前端口供电后过载，说明当前端口接地异常，有可能存在接地环线，那么标记当前端口接地异常。

S69：再次探测POE交换机的所有端口的PD是否在位，并在第二在位状态表中记录所有端口的PD在位状态，根据第一在位状态表和第二在位状态表确定除当前端口外的其它端口是否接地异常，并标记接地异常的端口。

如果当前端口没有过载，也就说明当前端口不存在接地异常，那么可以通过第一在位状态表和第二在位状态表的信息确定其他端口是否接地异常，若有，则标记为接地异常。

S70：确定是否有下一端口，若是，执行S64；否则，执行S71。

S71：结束。

可以直接人为标记为接地异常的端口都存在接地环线，当然为了保证检测结果准确，也可以重复多次对所有的端口上电，一般是三次以上，每次都标记接地异常的端口，最后可以根据标记次数来确定是否接地异常。

具体的，上述S69中的根据第一在位状态表和第二在位状态表确定除当前端口外的其它端口是否接地异常，具体包括：确定在第一在位状态表中PD在位而在第二在位状态表中PD不在位的端口；标记确定出的端口接地异常。

如果当前端口供电后没有过载，则可以确定其他端口是否接地异常，如果某一端口在第一在位状态表中的PD在位，而在第二在位状态表中PD不在位，说明该端口有可能存在接地环线，因此将其标记为接地异常。其中，若第一在位状态表中PD在位而在第二在位状态表中PD在位，说明该端口是正常的；若第一在位状态表中PD不在位而第二在位状态表中PD在位，说明该端口中的PD是后来接入的；若第一在位状态表中PD不在位而在第二在为状态表中PD不在位，说明该端口的PD一直没有接入。

具体的，上述基于POE交换机的供电方法，还包括：获取所有端口接地异常的标记次数，并将所有端口接地异常的标记次数分别与设定阈值进行比较；确定接地异常的标记次数超过设定阈值的端口存在接地环线。

当某端口接地异常的标记次数超过设定阈值时，说明该端口确实存在接地环线，可以发出告警信息，通知技术人员进行相应的检修。这里的设定阈值可以根据实际情况进行设定。

基于同一发明构思，本发明实施例提供一种基于POE交换机的供电装置，该装置可以设置在POE交换机中，结构如图8所示，包括：

获取单元80，用于探测POE交换机的所有端口的PD是否在位，获取PD在位的端口。

分组单元81，用于将获取的端口分为至少两组，每组内至少两个端口。

供电单元82，用于以设定时间间隔，依次给每组内端口的PD供电，其中，同时给同组内端口的PD供电，设定时间间隔小于等于过载保护时间。

较佳的，如图9所示，上述基于POE交换机的供电装置还包括检测单元83，用于：给所有端口的PD断电；逐个对POE交换机的每个端口执行下述操作：探测POE交换机的所有端口的PD是否在位，并在第一在位状态表中记录所有端口的PD在位状态；若当前端口的PD在位，给当前端口的PD供电；若供电后当前端口过载，标记当前端口接地异常；若供电后当前端口没有过载，再次探测POE交换机的所有端口的PD是否在位，并在第二在位状态表中记录所有端口的PD在位状态，根据第一在位状态表和第二在位状态表确定除当前端口外的其它端口是否接地异常，并标记接地异常的端口。

具体的，上述检测单元83，用于根据第一在位状态表和第二在位状态表确定除当前端口外的其它端口是否接地异常，具体用于：确定在第一在位状态表中PD在位而在第二在位状态表中PD不在位的端口；标记确定出的端口接地异常。

较佳的，上述检测单元83，还用于：获取所有端口接地异常的标记次数，并将所有端口接地异常的标记次数分别与设定阈值进行比较；确定接地异常的标记次数超过设定阈值的端口存在接地环线。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于以太网供电POE交换机的供电方法，其特征在于，包括：

探测所述POE交换机的所有端口的受电设备PD是否在位，获取PD在位的端口；

将获取的端口分为至少两组，每组内至少两个端口；

以设定时间间隔，依次给每组内端口的PD供电，其中，同时给同组内端口的PD供电，所述设定时间间隔小于等于过载保护时间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定时间间隔小于等于50毫秒。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依次给每组内端口的PD供电之后，还包括：

给所有端口的PD断电；

逐个对所述POE交换机的每个端口执行下述操作：

探测所述POE交换机的所有端口的PD是否在位，并在第一在位状态表中记录所有端口的PD在位状态；

若当前端口的PD在位，给所述当前端口的PD供电；

若供电后所述当前端口过载，标记所述当前端口接地异常；

若供电后所述当前端口没有过载，再次探测所述POE交换机的所有端口的PD是否在位，并在第二在位状态表中记录所有端口的PD在位状态，根据所述第一在位状态表和所述第二在位状态表确定除所述当前端口外的其它端口是否接地异常，并标记接地异常的端口。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第一在位状态表和所述第二在位状态表确定除所述当前端口外的其它端口是否接地异常，具体包括：

确定在所述第一在位状态表中PD在位而在所述第二在位状态表中PD不在位的端口；

标记确定出的端口接地异常。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

获取所有端口接地异常的标记次数，并将所有端口接地异常的标记次数分别与设定阈值进行比较；

确定接地异常的标记次数超过所述设定阈值的端口存在接地环线。

6.一种基于POE交换机的供电装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于探测所述POE交换机的所有端口的受电设备PD是否在位，获取PD在位的端口；

分组单元，用于将获取的端口分为至少两组，每组内至少两个端口；

供电单元，用于以设定时间间隔，依次给每组内端口的PD供电，其中，同时给同组内端口的PD供电，所述设定时间间隔小于等于过载保护时间。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括检测单元，用于：

给所有端口的PD断电；

逐个对所述POE交换机的每个端口执行下述操作：

探测所述POE交换机的所有端口的PD是否在位，并在第一在位状态表中记录所有端口的PD在位状态；

若当前端口的PD在位，给所述当前端口的PD供电；

若供电后所述当前端口过载，标记所述当前端口接地异常；

若供电后所述当前端口没有过载，再次探测所述POE交换机的所有端口的PD是否在位，并在第二在位状态表中记录所有端口的PD在位状态，根据所述第一在位状态表和所述第二在位状态表确定除所述当前端口外的其它端口是否接地异常，并标记接地异常的端口。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述检测单元，用于根据所述第一在位状态表和所述第二在位状态表确定除所述当前端口外的其它端口是否接地异常，具体用于：

确定在所述第一在位状态表中PD在位而在所述第二在位状态表中PD不在位的端口；

标记确定出的端口接地异常。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述检测单元，还用于：

获取所有端口接地异常的标记次数，并将所有端口接地异常的标记次数分别与设定阈值进行比较；

确定接地异常的标记次数超过所述设定阈值的端口存在接地环线。

10.一种POE交换机，其特征在于，包括如权利要求6-9任一所述的基于POE交换机的供电装置。