CN104426677A - 反向以太网供电系统和方法以及负荷均分装置和受电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反向以太网供电系统和方法以及负荷均分装置和受电设备，涉及POE领域。反向以太网供电系统包括受电设备和多个供电设备，每个供电设备分别与受电设备连接。受电设备包括负荷均分装置。负荷均分装置包括：多个可调阻抗、控制装置和直流转直流变换器；各供电设备的电源信号分别经过一个可调阻抗输出给直流转直流变换器；控制装置对各可调阻抗输出的电压进行采样，如果出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，输出反馈信号给可调阻抗重新调整阻抗值，以使各可调阻抗输出电压达到均衡；直流转直流变换器将各可调阻抗输出的均衡电压进行直流变换，以提供给受电设备，从而实现供电负荷均分，避免供电端口来回切换，提高系统稳定性。

Description

反向以太网供电系统和方法以及负荷均分装置和受电设备

技术领域

本发明涉及以太网供电（Power Over Ethernet，简称POE）领域，特别涉及一种反向以太网供电系统和方法以及负荷均分装置和受电设备。

背景技术

在FTTx（光纤接入）网络的建设过程中，部分小区或楼宇存在供电困难的现象，采用反向以太网供电技术能够有效解决供电困难的问题，促进FTTx网络建设的顺利推进。

以太网技术是指利用现有的以太网五类线（Cat.5）布线在传输数据信号的同时提供直流供电的技术。反向以太网供电技术利用用户家中的供电设备（Power Sourcing Equipment，简称PSE），通过五类线反向为网络设备供电，解决网络设备在条件受限时的取电问题。

图1为现有的反向以太网供电技术原理示意图。PSE通过五类线分别连接一个二极管，并联后通过直流转直流变换器（DC/DC）转换成合适的电压后供给用户端口模块或者其他受电模块，如以太网媒体接入控制器（MAC）和物理接口收发器（PHY）以及交换模块等。由于五类线线缆长度等的不同，使得其线阻存在差别，导致端口U1和U2处的到达电压不同。根据二极管的导通特性，由电压高的线路为系统供电，其他线路不承担系统功率，这样存在两个问题：一方面，高电压用户单独供电不具备公平性；另一方面，高电压用户下线后，自动重新选择在线的高电压用户供电，导致系统供电在不同线路来回切换，容易造成系统不稳定或故障。

另外，在上述系统中，只要有用户对设备正常供电，其他线路用户是否上线，该线路总是处于正常供电状态，消耗功率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种反向以太网供电系统和方法以及负荷均分装置和受电设备。

根据本发明实施例的一个方面，提出一种负荷均分装置，包括：多个可调阻抗、控制装置和直流转直流变换器；各供电设备的电源信号分别经过一个可调阻抗输出给直流转直流变换器；控制装置对各可调阻抗输出的电压进行采样，如果出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，输出反馈信号给可调阻抗重新调整阻抗值，以使各可调阻抗输出电压达到均衡；直流转直流变换器将各可调阻抗输出的均衡电压进行直流变换，以提供给受电设备。

所述控制装置将各可调阻抗的输出电压进行比较，如果各可调阻抗的输出电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以其中一个可调阻抗的输出电压为基准，输出反馈信号给其他可调阻抗重新调整阻抗值，以使其他可调阻抗的输出电压与基准可调阻抗的输出电压相同。

或者，所述控制装置将各可调阻抗的输出电压分别与基准电压进行比较，如果可调阻抗的输出电压与基准电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以基准电压为基准，输出反馈信号给输出电压与基准电压不同的可调阻抗重新调整阻抗值，以使可调阻抗的输出电压与基准电压相同。

根据本发明实施例的再一个方面，提出一种受电设备，包括前述的负荷均分装置。

所述受电设备还包括选通控制器，所述选通控制器的控制端口连接在供电设备与负荷均分装置之间；其中一条线路的用户连接供电设备上线时，该线路的选通控制器的控制端口达到工作电压，该线路的选通控制器导通，该线路的供电设备正常供电；负荷均分装置对导通线路的供电设备的电源信号进行负荷均分。

所述选通控制器的输入端口连接负荷均分装置的输出端口，所述选通控制器的输出端口连接受电装置。

所述受电设备是光网络单元；受电装置包括以太网媒体接入控制器MAC和物理接口收发器PHY。

根据本发明实施例的又一个方面，提出一种反向以太网供电系统，包括前述的受电设备和多个供电设备，每个供电设备分别与所述受电设备连接。

根据本发明实施例的另一个方面，提出一种反向以太网供电方法，包括：对各供电设备的电源信号经可调阻抗输出的电压进行采样；如果出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，输出反馈信号给可调阻抗重新调整阻抗值，以使各可调阻抗输出电压达到均衡；将各可调阻抗输出的均衡电压进行直流变换，以提供给受电设备。

反向以太网供电方法还包括：在每条线路设置选通控制器，当其中一条线路的用户连接供电设备上线时，该线路的选通控制器导通，该线路的供电设备正常供电。

所述如果出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，输出反馈信号给可调阻抗重新调整阻抗值，以使各可调阻抗输出电压达到均衡包括：将各可调阻抗的输出电压进行比较，如果各可调阻抗的输出电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以其中一个可调阻抗的输出电压为基准，输出反馈信号给其他可调阻抗重新调整阻抗值，以使其他可调阻抗的输出电压与基准可调阻抗的输出电压相同。或者，将各可调阻抗的输出电压分别与基准电压进行比较，如果可调阻抗的输出电压与基准电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以基准电压为基准，输出反馈信号给输出电压与基准电压不同的可调阻抗重新调整阻抗值，以使可调阻抗的输出电压与基准电压相同。

本发明通过采集从各用户线路提取的电源信号，当电源信号电压存在差别时自动调整各路负载，实现供电负荷的均分，从而改变了目前设备供电由高电压用户单独供电不公平的现状，同时避免了由于用户上下线时各线路提取电压的变化造成的供电端口的来回切换，提高系统稳定性。

另外，本发明在每条线路增加选通控制器，当某一条线路的用户连接供电设备上线时，该线路的选通控制器的控制端口达到工作电压，该线路的选通控制器导通，该线路的供电设备才能正常供电，这种用户上线供电设备才供电的方式可以节省功率。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的反向以太网供电技术原理示意图。

图2为本发明反向以太网供电系统一个实施例的结构示意图。

图3为本发明负荷均分装置一个实施例的结构示意图。

图4为本发明反向以太网供电方法一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在反向以太网供电技术中，为了解决由高电压用户单独供电的不公平问题，以及由于用户上下线时各线路提取电压的变化造成的供电端口的来回切换问题，本发明提出一种能够实现供电负荷均分的反向以太网供电技术。下面详细说明。

图2为本发明反向以太网供电系统一个实施例的结构示意图。

如图2所示，本实施例的反向以太网供电系统包括：受电设备1和为其供电的多个供电设备2，每个供电设备2分别与该受电设备1连接。

其中，受电设备例如可以是：光网络单元（Optical Network Unit，简称ONU）、IP电话、网络安全摄像机、接入点（Access Point，简称AP）及掌上电脑或移动电话充电器等。

为了能够实现供电负荷均分，需要在供电系统中增加本发明提出的负荷均分装置10。负荷均分装置10可以置于受电设备1中，也可以独立于受电设备1。图2示出负荷均分装置10置于受电设备1中的情况。

作为一种示例，如图3所示，负荷均分装置10例如可以包括：多个可调阻抗101、控制装置102和直流转直流变换器（DC/DC）103。

各供电设备2的电源信号分别经过一个可调阻抗101输出给直流转直流变换器103；控制装置102对各可调阻抗101输出的电压进行采样，如果出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，输出反馈信号给可调阻抗101重新调整阻抗值，以使各可调阻抗输出电压达到均衡；直流转直流变换器103可以将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，也称为直流斩波器，其原理是通过调整直流电的占空比来控制输出电压的大小，在本发明中直流转直流变换器103用于将各可调阻抗输出的均衡电压进行直流变换，从而输出稳定的直流电源（如-48V），以提供给受电设备。

针对控制装置102的电压均衡控制过程，本发明提出了两种示例性的控制方式。

第一种是，控制装置将各可调阻抗的输出电压进行比较，如果各可调阻抗的输出电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以其中一个可调阻抗的输出电压为基准，输出反馈信号给其他可调阻抗重新调整阻抗值，以使其他可调阻抗的输出电压与基准可调阻抗的输出电压相同。

该方法在供电设备数量比较少的情况下，能够容易地、快速地实现电压均衡控制。

第二种是，控制装置将各可调阻抗的输出电压分别与基准电压进行比较，基准电压可以提供一个稳定的已知电压，如果可调阻抗的输出电压与基准电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以基准电压为基准，输出反馈信号给输出电压与基准电压不同的可调阻抗重新调整阻抗值，以使可调阻抗的输出电压与基准电压相同。

该方法在供电设备数量比较多的情况下，以及用户相对频繁上下线的情况下，能够快速地实现电压均衡控制，同时也可以适用于供电设备数量较少的情况。

为了节省功耗，受电设备1还可以包括选通控制器11，每条线路设置一个选通控制器（如图2中的A1、A2等），选通控制器11的控制端口（如A1的下方端口）连接在供电设备2与负荷均分装置10之间，选通控制器11的输入端口（如A1的右侧端口）连接负荷均分装置的输出端口，选通控制器11的输出端口（如A1的左侧端口）连接受电装置1。当某一条线路的用户连接供电设备上线时，该线路的选通控制器11的控制端口达到工作电压，该线路的选通控制器11导通，该导通线路的供电设备2正常供电，未导通线路的供电设备2不参与供电；负荷均分装置10仅对导通线路的供电设备的电源信号进行负荷均分，而未导通线路的供电设备不参与负荷均分。

当受电设备1是光网络单元时，其受电装置1还可以包括以太网媒体接入控制器（MAC）12和物理接口收发器（PHY）13。MAC由IEEE-802.3以太网标准定义，它实现了一个数据链路层。PHY是物理接口收发器，它实现物理层。

另外，受电装置1还可以包括用于内部数据交换的交换模块14。这里不再一一列举所有情况。

基于上述各个反向以太网供电相关的装置，本发明还提出一种反向以太网供电方法。图4为本发明反向以太网供电方法一个实施例的流程示意图。

如图4所示，本实施例的反向以太网供电方法包括以下步骤：

S401，对各供电设备的电源信号经可调阻抗输出的电压进行采样；

S402，如果出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，输出反馈信号给可调阻抗重新调整阻抗值，以使各可调阻抗输出电压达到均衡；

S403，将各可调阻抗输出的均衡电压进行直流变换，以提供给受电设备。

其中步骤S402至少可以有以下两种实现方法，分别为：

第一种是，将各可调阻抗的输出电压进行比较，如果各可调阻抗的输出电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以其中一个可调阻抗的输出电压为基准，输出反馈信号给其他可调阻抗重新调整阻抗值，以使其他可调阻抗的输出电压与基准可调阻抗的输出电压相同。该方法在供电设备数量比较少的情况下，能够容易地、快速地实现电压均衡控制。

第二种是，将各可调阻抗的输出电压分别与基准电压进行比较，如果可调阻抗的输出电压与基准电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以基准电压为基准，输出反馈信号给输出电压与基准电压不同的可调阻抗重新调整阻抗值，以使可调阻抗的输出电压与基准电压相同。该方法在供电设备数量比较多的情况下，以及用户相对频繁上下线的情况下，能够快速地实现电压均衡控制。

为了节省功耗，该反向以太网供电方法还可以包括：在每条线路设置选通控制器，当其中一条线路的用户连接供电设备上线时，该线路的选通控制器导通，该线路的供电设备正常供电。

本发明通过采集从各用户线路提取的电源信号，当电源信号电压存在差别时自动调整各路负载，实现供电负荷的均分，从而改变了目前设备供电由高电压用户单独供电不公平的现状，同时避免了由于用户上下线时各线路提取电压的变化造成的供电端口的来回切换，提高系统稳定性。

另外，本发明在每条线路增加选通控制器，当某一条线路的用户连接供电设备上线时，该线路的选通控制器的控制端口达到工作电压，该线路的选通控制器导通，该线路的供电设备才能正常供电，这种用户上线供电设备才供电的方式可以节省功率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种负荷均分装置，包括：多个可调阻抗、控制装置和直流转直流变换器；

各供电设备的电源信号分别经过一个可调阻抗输出给直流转直流变换器；控制装置对各可调阻抗输出的电压进行采样，如果出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，输出反馈信号给可调阻抗重新调整阻抗值，以使各可调阻抗输出电压达到均衡；直流转直流变换器将各可调阻抗输出的均衡电压进行直流变换，以提供给受电设备。

2.根据权利要求1所述的负荷均分装置，其特征在于，所述控制装置将各可调阻抗的输出电压进行比较，如果各可调阻抗的输出电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以其中一个可调阻抗的输出电压为基准，输出反馈信号给其他可调阻抗重新调整阻抗值，以使其他可调阻抗的输出电压与基准可调阻抗的输出电压相同；或者，

所述控制装置将各可调阻抗的输出电压分别与基准电压进行比较，如果可调阻抗的输出电压与基准电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以基准电压为基准，输出反馈信号给输出电压与基准电压不同的可调阻抗重新调整阻抗值，以使可调阻抗的输出电压与基准电压相同。

3.一种受电设备，包括权利要求1所述的负荷均分装置。

4.根据权利要求3所述的受电设备，其特征在于，所述受电设备还包括选通控制器，所述选通控制器的控制端口连接在供电设备与负荷均分装置之间；其中一条线路的用户连接供电设备上线时，该线路的选通控制器的控制端口达到工作电压，该线路的选通控制器导通，该线路的供电设备正常供电；负荷均分装置对导通线路的供电设备的电源信号进行负荷均分。

5.根据权利要求4所述的受电设备，其特征在于，所述选通控制器的输入端口连接负荷均分装置的输出端口，所述选通控制器的输出端口连接受电装置。

6.根据权利要求5所述的受电设备，其特征在于，所述受电设备是光网络单元；所述受电装置包括以太网媒体接入控制器MAC和物理接口收发器PHY。

7.一种反向以太网供电系统，包括权利要求3-6任一项所述的受电设备和多个供电设备，每个供电设备分别与所述受电设备连接。

8.一种反向以太网供电方法，包括：

对各供电设备的电源信号经可调阻抗输出的电压进行采样；

如果出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，输出反馈信号给可调阻抗重新调整阻抗值，以使各可调阻抗输出电压达到均衡；

将各可调阻抗输出的均衡电压进行直流变换，以提供给受电设备。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

在每条线路设置选通控制器，当其中一条线路的用户连接供电设备上线时，该线路的选通控制器导通，该线路的供电设备正常供电。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述如果出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，输出反馈信号给可调阻抗重新调整阻抗值，以使各可调阻抗输出电压达到均衡包括：

将各可调阻抗的输出电压进行比较，如果各可调阻抗的输出电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以其中一个可调阻抗的输出电压为基准，输出反馈信号给其他可调阻抗重新调整阻抗值，以使其他可调阻抗的输出电压与基准可调阻抗的输出电压相同；或者，

将各可调阻抗的输出电压分别与基准电压进行比较，如果可调阻抗的输出电压与基准电压不同，则判断出现各可调阻抗输出电压不均衡的情况，并以基准电压为基准，输出反馈信号给输出电压与基准电压不同的可调阻抗重新调整阻抗值，以使可调阻抗的输出电压与基准电压相同。