CN103078663A - 一种节能网络设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能网络设备，属于网络设备，包括节能网络装置和网络连接线，网络连接线包括双绞线和RJ45接头；对应RJ45接头4、5针脚的双绞线交叉连接；RJ45接头通过一光耦隔离单元连接CPU模块；RJ45接头的PIN4针脚连接光耦隔离单元第四工作口，光耦隔离单元第一工作口与CPU模块的GPIO1引脚连接；第四工作口通过第一电阻和第一电路供电电压连接，第一工作口通过第二电阻和第一电路供电电压连接；电源切换控制电路包括第二电路供电电压以及PMOS开关管，PMOS栅极连接CPU模块的GPIO2引脚，源极连接第二电路供电电压，PMOS开关管的漏极连接PHY模块的POWER引脚。本发明的有益效果是：有效地解决了网络设备以太网接口因长时间不启用而产生的能耗问题。
Description
技术领域
本发明涉及网络设备，尤其涉及一种节能网络设备。
背景技术
在xPON光通信接入网系统中，作为终端设备的ONU根据实际需要能灵活配置成不同产品形式，例如其中有应用在FTTH/B场合中有支持VoIP语音、WiFi功能和以太网数据通信业务的HGU设备，该设备主板上一般有2个以上的具有不同功能应用的相对独立功能控制模块，每个功能控制模块都有各自相对独立的供电电源系统。由于在工程应用实际中HGU设备通常是长期处于开机状态随时供用户进行网络通信，家庭级使用很大程度上取决于用户的生活习惯来使用数据业务通信功能，因此在一部分时间里用户端的以太网接口通信功能可能没有启用，尤其是在作为带有WiFi功能模块的家庭网关设备，用户大多习惯采用WiFi上网冲浪，极有可能大部分时间不会采用HGU设备用户的的百兆以太网端口上网通信，从而产生巨大的能耗，导致资源浪费。
发明内容
针对以上现有技术中存在的技术文题，本发明提供了一种节能网络设备，以解决网络设备因为以太网接口长时间不启用而产生的资源浪费问题。
一种节能网络设备，其中，所述节能网络设备包括节能网络装置和网络连接线，所述网络连接线包括双绞线和RJ45接头，所述网络连接线两端的RJ45接头分别与所述节能网络装置连接；对应所述RJ45接头4、5针脚的双绞线交叉连接；所述节能网络装置包括CPU模块、电源切换控制电路、以太网PHY模块；所述RJ45接头通过一光耦隔离单元连接所述CPU模块；所述光耦隔离单元包括第一工作口，第二工作口，第三工作口和第四工作口；所述RJ45接头的PIN4针脚连接所述第四工作口，所述第一工作口与所述CPU模块的GPIO1引脚连接；所述第四工作口通过第一电阻和第一电路供电电压连接，所述第一工作口通过第二电阻和所述第一电路供电电压连接，并通过第二工作口和第三工作口接地；所述电源切换控制电路包括第二电路供电电压以及PMOS开关管，所述PMOS开关管的第一电极与所述CPU模块的GPIO2引脚连接，所述PMOS开关管的第二电极与所述第二电路供电电压连接，所述PMOS开关管的第三电极与所述PHY模块的POWER引脚连接。
上述的节能网络设备，其中，所述光耦隔离单元包括一发光二极管和一光敏三极管，所述发光二级管的阳极连接所述第四工作口，阴极连接所述第三工作口；所述光敏三极管的集电极连接所述第一工作口，发射极连接所述第二工作口。
上述的节能网络设备，其中，所述第一电阻为10K，所述第二电阻为470R。
上述的节能网络设备，其中，所述CPU模块的SMI引脚与所述以太网PHY模块的SMI引脚连接。
上述的节能网络设备，其中，所述CPU模块的MII引脚与所述以太网PHY模块的MII引脚连接。
上述的节能网络设备，其中，所述发光二级管分别与一瞬态抑制二极管以及一电容并联。
上述的节能网络设备，其中，所述RJ45端口的PIN1、PIN2、PIN3以及PIN6针脚通过一隔离网络变压器分别与所述以太网PHY模块连接；所述RJ45端口的PIN5、PIN7以及PIN8针脚接地。
上述的节能网络设备，其中，所述隔离网络变压器连接所述以太网PHY模块的初级差分对线路之间均设有瞬态抑制二极管。
上述的节能网络设备，其中，所述隔离网络变压器的次级中心触头与一瞬态抑制二极管连接并接地。
本发明的有益效果是：节能方案简单实用，可靠性高，有效地解决了网络设备以太网接口因长时间不启用而产生的能耗问题，且本发明可以扩展到其它领域内带新节能网络设备，并根据实际应用并配合软件加以灵活变更。
附图说明
图1为本发明一种网络连接线实施例的连接示意图；
图2为本发明一种网络节能装置实施例的以太网接口节能控制结构图；
图3为本发明一种网络节能装置实施例的电路结构示意图；
图4为本发明一种网络节能设备实施例的系统应用原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明的一种节能网络设备的实施例，包括节能网络装置和网络连接线，节能网络设备网络连接线包括双绞线和RJ45接头，网络连接线两端的RJ45接头分别与节能网络装置连接。
如图1所示为本发明一种网络连接线实施例的连接示意图，该网络连接线通过将对应RJ45接口的4、5两PIN的双绞线交叉连接，形成本发明的网络连接线。
结合图2和图3所示，分别为本发明一种网络节能装置实施例的以太网接口节能控制结构图及其电路结构示意图，其中，节能网络装置包括CPU模块、电源切换控制电路、以太网PHY模块；RJ45接头通过一光耦隔离单元ISO1连接CPU模块；光耦隔离单元ISO1包括第一工作口1，第二工作口2，第三工作口3和第四工作口4。如图3所示，RJ45接头的PIN4针脚连接一光耦隔离单元ISO1的第四工作口4，光耦隔离单元ISO1的第一工作口1分别与CPU模块的GPIO1引脚连接；第四工作口4通过第一电阻R4和第一电路供电电压连接，第一工作口1通过第二电阻R3和第一电路供电电压连接，第二工作口2和第三工作口3接地，第一电阻R3为10K，第二电阻R4为470R。即RJ45接头的PIN4针脚通过光耦隔离单元ISO1与PIN4在网络设备系统主板上采用系统+3.3V上拉并且通过光耦隔离单元ISO1处理，与CPU模块的GPIO1引脚连接，提供给主板主控CPU模块一个网线在线或断线信号；电源切换控制电路包括第二电路供电电压以及PMOS开关管，PMOS开关管的第一电极与CPU模块的GPIO2引脚连接，PMOS开关管的第二电极与第二电路供电电压连接，PMOS开关管的第三电极与PHY模块的POWER引脚连接。光耦隔离单元ISO1包括一发光二极管和一光敏三极管，发光二级管的阳极连接第四工作口4，阴极连接第三工作口3；光敏三极管的集电极连接第一工作口1，发射极连接第二工作口2。电源切换控制电路包括电路供电电压VCC以及PMOS开关管，PMOS开关管的第一电极与CPU模块的GPIO2引脚连接，PMOS开关管的第二电极与电路供电电压VCC连接，PMOS开关管的第三电极与PHY模块的POWER引脚连接。主控CPU的GPIO1接受RJ45端口连接网线的连线（RJ45端口的网线连接到另外一台新节能网络设备）或断线状态信号，根据GPIO1接受信号电平来决定GPIO2的输出电平信号来控制PHY的电源打开或关断。
在本发明的一种具体实施例中，发光二级管分别与一瞬态抑制二极管TVS4以及一电容C10并联。该RJ45端口连接新方案专门针对家庭级新节能网络设备，家庭应用网络连接网线特点是室内应用和网线距离相对较短，在网络设备端口做好防静电隔离保护比较重要，所以在新节能网络设备里的PIN4采用光耦隔离处理，同时在靠近RJ45端口作防静电及防感应雷击设计；在Pin4的路径上对地有防静电及感应雷击的TVS4和抗干扰C10（1nF/2KV）插件滤波电容。
在本发明的一种具体实施例中，CPU模块的SMI引脚与以太网PHY模块的SMI引脚连接，主控CPU会通过SMI接口读取PHY硬件配置状态和下发配置PHY参数启动百兆以太网PHY模块。
本发明的技术原理是：采用RJ45端口连接节能网络装置的主控CPU，通过一个GPIO1采集到百兆网络端口连接网线在线或断线两个状态。PHY模块的电源VCC_PHY是+3.3V通过PMOS Q1供给，Q1的Gate级由板上主控CPU的GPIO2输出信号来控制。当CPU接受到GPIO1为高电平时，CPU的GPIO2输出低电平，PMOS漏第二电极连通，PHY模块受电，同时主控CPU会通过SMI接口读取PHY硬件配置状态和下发配置PHY参数启动百兆以太网PHY模块。当CPU接受到GPIO1为低电平时，CPU的GPIO2输出高电平，PMOS漏第二电极关断，PHY模块断电。这样，当主控CPU采集到网口网线在线时，CPU会通过另外一个GPIO2信号来控制以太网模块的电源供电切换电路来对PHY器件供电，同时通过SMI接口配置以太网PHY器件唤醒启动以太网功能模块；当主控CPU采集到网口网线断线时，GPIO2信号控制以太网模块的电源供电切换电路对PHY器件进行断电来达到节能目的。
提供给PHY模块电源Power需要CPU的GPIO2来控制电源切换电路。当RJ45通过本发明的网络连接线连接到另一个新节能网络设备时，通过光耦ISO1提供CPU模块的GPIO1电平由低变高，PHY模块才有供电，否则网线为断线则电源供电断开。
在本发明的一种具体实施例中，CPU模块的MII引脚与以太网PHY模块的MII引脚连接。CPU 模块和PHY模块在本实现设计中在MAC层通过MII进行数据业务通信，CPU 模块通过SMI接口来管理配置PHY模块，PHY模块的主电源采用的+3.3，PHY模块可以将+3.3V转+2.5V供其使用。
在本发明的一种具体实施例中，节能网络装置百兆以太网端口RJ45将Pin1、Pin2、Pin3、Pin6为数据通信并通过变压器T1隔离后连接到百兆以太网PHY模块，而将未作为数据通信的四个PIN4、5、7、8作如下处理，5、7、8三PIN连接到网络设备主板地上。隔离网络变压器连接以太网PHY模块的初级差分对线路之间均设有瞬态抑制二极管。如图3所示，RJ45端口器件的Pin1、Pin2、Pin3、Pin6通过隔离网络变压器T1与百兆以太网PHY模块器件连接，在T1初级差分对线路之间连接TVS1、TVS3差模防雷防护，隔离网络变压器的次级中心触头与一瞬态抑制二极管TVS2连接并接地。RJ45的Pin5、Pin7、Pin8接地处理。
如图4所示，为本发明一种网络节能设备实施例的系统应用原理示意图，本发明新方案侧重于家庭级网络设备，如家庭用户使用xPON家庭网关设备HGU、个人桌面电脑、手提电脑及机顶盒等。xPON HGU通过光纤上联至局端，用户端通过本发明的网络连接线连接该xPON HGU与用户家中采用了本发明的节能网络装置（个人桌面电脑、手提电脑及机顶盒等）连接，实现节能减耗的目的。
本发明方案设计所解决的技术问题：对光接入网系统FTTH/B应用场合中带独立的支持百兆的以太网功能控制处理模块的家庭网关设备应用中，当网关设备百兆以太网用户端口没有网线连接时，网关设备系统自动对系统内部的以太网模块电源断电节约电源功耗。目前的以太网PHY器件在以太网端口连接网线处于Link状态和数据通信状态时功耗比较大，在没有网线连接时即使目前较新的PHY器件支持符合IEEE802.3az低功耗节能标准在没有网线连接时PHY器件以太网功能模块也有一定的静态功耗问题，本发明解决了此类问题。
本发明的一种实施例涉及光接入网通信系统中在FTTH/B应用场合用户业务接口为百兆以太网的家庭网关设备，针对此类应用在HGU设备提出一种实现家用用户端百兆以太网模块节能新方案及以太网模块节能控制电路。提供了一种实现家庭网关设备的以太网模块在没有网线连接的情况下自动断电的节能新方案及以太网模块节能控制电路。本实施例仅针对在光接入网通信系统中EPON HGU设备举例，在其他领域中只要应用有百兆以太网模块的并符合本发明的新节能方案网络设备也同样适用。在节能环保的大趋势下，其在家庭级应用中具有较高的实用价值，此方案性价比及可靠性较高。并且此方案可以拓展到其他领域内带有百兆以太网模块的产品中，具有广泛的应用范围。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种节能网络设备，其特征在于，
所述节能网络设备包括节能网络装置和网络连接线，所述网络连接线包括双绞线和RJ45接头，所述网络连接线两端的RJ45接头分别与所述节能网络装置连接；
对应所述RJ45接头4、5针脚的双绞线交叉连接；
所述节能网络装置包括CPU模块、电源切换控制电路、以太网PHY模块；
所述RJ45接头通过一光耦隔离单元连接所述CPU模块；所述光耦隔离单元包括第一工作口，第二工作口，第三工作口和第四工作口；所述RJ45接头的PIN4针脚连接所述第四工作口，所述第一工作口与所述CPU模块的GPIO1引脚连接；所述第四工作口通过第一电阻和第一电路供电电压连接，所述第一工作口通过第二电阻和所述第一电路供电电压连接，并通过第二工作口和第三工作口接地；
所述电源切换控制电路包括第二电路供电电压以及PMOS开关管，所述PMOS开关管的第一电极与所述CPU模块的GPIO2引脚连接，所述PMOS开关管的第二电极与所述第二电路供电电压连接，所述PMOS开关管的第三电极与所述PHY模块的POWER引脚连接。
2.如权利要求1所述的节能网络设备，其特征在于，所述光耦隔离单元包括一发光二极管和一光敏三极管，所述发光二级管的阳极连接所述第二工作口，阴极连接所述第三工作口；所述光敏三极管的集电极连接所述第一工作口，发射极连接所述第二工作口。
3.如权利要求1所述的节能网络设备，其特征在于，所述第一电阻为10K，所述第二电阻为470R。
4.如权利要求1所述的节能网络设备，其特征在于，所述CPU模块的SMI引脚与所述以太网PHY模块的SMI引脚连接。
5.如权利要求1所述的节能网络设备，其特征在于，所述CPU模块的MII引脚与所述以太网PHY模块的MII引脚连接。
6.如权利要求2所述的节能网络设备，其特征在于，所述发光二级管分别与一瞬态抑制二极管以及一电容并联。
7.如权利要求1所述的节能网络设备，其特征在于，所述RJ45端口的PIN1、PIN2、PIN3以及PIN6针脚通过一隔离网络变压器分别与所述以太网PHY模块连接；所述RJ45端口的PIN5、PIN7以及PIN8针脚接地。
8.如权利要求7所述的节能网络设备，其特征在于，所述隔离网络变压器连接所述以太网PHY模块的初级差分对线路之间均设有瞬态抑制二极管。
9.如权利要求7所述的节能网络设备，其特征在于，所述隔离网络变压器的次级中心触头与一瞬态抑制二极管连接并接地。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20180313 Granted publication date: 20170419 |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
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| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20210313 Granted publication date: 20170419 |
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| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20210313 Granted publication date: 20170419 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20240313 Granted publication date: 20170419 |