CN104460792A - 用于在poe系统中进行电压控制的方法、稳压装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于在POE系统中进行电压控制的方法、稳压装置和系统，其中POE系统包括供电端设备PSE、受电端设备PD、以及设置在受电端设备侧并且与受电端设备串联的稳压装置。该方法包括：判断稳压装置接收到供电端设备提供的稳压装置输入电压是否在预定的工作电压范围内；若所述稳压装置输入电压在预定的工作电压范围内，则稳压装置直接将所述稳压装置输入电压提供给PD；若所述稳压装置输入电压不在预定的工作电压范围内，则稳压装置将所述稳压装置输入电压调整为预定电压，并将所述预定电压提供给PD。本发明通过在PD侧安装稳压装置，稳压装置预定电压与PD额定工作电压相同，保证了PD输入电压在预定的工作电压范围内，从而实现远端恒压输出功能。

Description

用于在POE系统中进行电压控制的方法、稳压装置和系统

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种用于在POE系统中进行电压控制的方法、稳压装置和系统。

背景技术

对于无法正常本地供电的网络设备，POE(Power Over Ethernet，以太网供电)技术提供了一套解决方案。POE技术指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在对无法正常本地供电的网络设备传输数据信号的同时，还能为该网络设备提供直流供电的技术。

一个完整的POE系统包括PSE(Power Sourcing Equipment，供电端设备)和PD(Powered Device，受电端设备)两部分。如图1所示，供电端设备101是为以太网客户端设备供电的设备,而受电端设备102是接受供电的PSE设备的负载。在受电端设备102是无法正常本地供电的网络设备时，供电端设备101可以在为受电端设备102传输数据信号的同时，还能为受电端设备102提供直流供电。

最常见的POE技术使用以太网端口的4/5、7/8线来供电；对于10/100Base-T以太网业务而言，该馈电模式下馈电电源、信号传输不共线使用。

现有技术中，由于Cat.5（e）网线芯线较细，单位长度电阻值k较一般电源线大（正常值9.5Ω/100m左右），所以采用POE技术时，网线上有较大的压降，这就可能导致远端电压过低，无法对远端设备正常供电。

目前的解决方案是在采用POE供电时，人为的提高供电电压以补偿网线上的压降，这在设备功率变化不大，供电网线长度已确定的情况下是可行的，但实际上，设备的功率变化范围是比较大的。以EPON(Ethernet Passive Optical Network,以太网无源光网络)定制终端为例，忙时的最大功耗是闲时的4倍左右，而且用户装修时暗设的网线长度是难以测量的，这都给现有的恒定电压输出的POE供电方式带来了难题：

在POE供电电压提的太高，而用户网线又较短时，网络设备端的电压可能过高，设备无法正常工作；

如果POE供电电压提升较少，而用户网线又较长，网络设备端的电压可能太低，设备也无法正常工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于在POE系统中进行电压控制的方法、稳压装置和系统。通过在PD侧安装稳压装置，在不用额外增加导线的情况下，即使网络设备功耗发生变化、网线长度不可知，仍可以通过网线为网络设备提供恒定的供电电压，保障网络设备持续不间断工作。

根据本发明的一个方面，提供一种用于在POE系统中进行电压控制的方法，其中：POE系统包括供电端设备、受电端设备、以及设置在受电端设备侧并且与受电端设备串联的稳压装置，所述方法包括：

当稳压装置接收到供电端设备提供的稳压装置输入电压时，判断所述稳压装置输入电压是否在预定的工作电压范围内；

若所述稳压装置输入电压在预定的工作电压范围内，则稳压装置直接将所述稳压装置输入电压提供给受电端设备；

若所述稳压装置输入电压不在预定的工作电压范围内，则稳压装置将所述稳压装置输入电压调整为预定电压，并将所述预定电压提供给受电端设备。

优选的，预定的工作电压范围的下界为U×(1-a)，预定的工作电压范围的上界为U×(1+a)，其中U为预定电压，a为大于0且小于1的实数。

根据本发明的另一方面，提供一种用于在POE系统中进行电压控制的稳压装置，其中，POE系统包括供电端设备、受电端设备、以及设置在受电端设备侧并且与受电端设备串联的所述稳压装置，其中所述稳压装置包括接收单元、识别单元、电压调整单元和输出单元，其中：

接收单元，用于接收供电端设备提供的稳压装置输入电压；

识别单元，用于在接收单元接收到供电端设备提供的稳压装置输入电压时，判断所述稳压装置输入电压是否在预定的工作电压范围内；

电压调整单元，用于根据识别单元的判断结果，若所述稳压装置输入电压不在预定的工作电压范围内，则将所述稳压装置输入电压调整为预定电压，并指示输出单元将所述预定电压提供给受电端设备；

输出单元，用于根据识别单元的判断结果，若所述稳压装置输入电压在预定的工作电压范围内，则直接将所述稳压装置输入电压提供给受电端设备；根据电压调整单元的指示，将所述预定电压提供给受电端设备。

优选的，预定的工作电压范围的下界为U×(1-a)，预定的工作电压范围的上界为U×(1+a)，其中U为预定电压，a为大于0且小于1的实数。

根据本发明的一个方面，提供一种用于进行电压控制的POE系统，包括供电端设备、受电端设备、以及设置在受电端设备侧并且与受电端设备串联的稳压装置，其中：

供电端设备，用于向稳压装置提供稳压装置输入电压；

稳压装置，用于当接收到供电端设备提供的稳压装置输入电压时，判断所述稳压装置输入电压是否在预定的工作电压范围内；若所述稳压装置输入电压在预定的工作电压范围内，则稳压装置直接将所述稳压装置输入电压提供给受电端设备；若所述稳压装置输入电压不在预定的工作电压范围内，则稳压装置将所述稳压装置输入电压调整为预定电压，并将所述预定电压提供给受电端设备；

受电端设备，用于利用稳压装置提供的电压进行工作。

优选的，稳压装置为上述实施例中的任一稳压装置。

优选的，供电端设备还用于将提供的供电端设备输出电压调高，并将调高后的供电端设备输出电压提供给稳压装置，以便使供电端设备输出电压到达稳压装置时处于预定的工作电压范围内。

本发明通过在PD侧安装稳压装置，稳压装置预定电压与PD额定工作电压相同，保证了PD输入电压在预定的工作电压范围内，以最终实现远端恒压输出功能。本发明在不用额外增加导线的情况下，即使网络设备功耗发生变化、网线长度不可知，仍可以通过网线为网络设备提供恒定的供电电压，保障网络设备持续不间断工作。

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为现有技术POE系统一个实施例的示意图。

图2为本发明用于在POE系统中进行电压控制的方法一个实施例的示意图。

图3为本发明用于在POE系统中进行电压控制的稳压装置一个实施例的示意图。

图4为本发明用于进行电压控制的POE系统一个实施例的示意图。

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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图2为本发明用于在POE系统中进行电压控制的方法一个实施例的示意图。其中：POE系统包括供电端设备、受电端设备、以及设置在受电端设备侧并且与受电端设备串联的稳压装置。优选的，本实施例可由稳压装置执行。该方法包括以下步骤：

步骤201，当稳压装置接收到供电端设备提供的稳压装置输入电压U₂时，判断所述稳压装置输入电压U₂是否在预定的工作电压范围内。

优选的，稳压装置输入电压U₂可以下面公式求得：U₂=U₁-U_d，其中U₁是供电端设备输出电压，U_d是网线压降。

优选的，网线压降U_d可以下面公式求得：U_d=I×R=I×k×L，其中I为网线上通过的电流值，R为网线的电阻值，k为单位长度电阻值，L为网线长度。

优选的，网线的单位长度电阻值k可以是9.5Ω/100m。

优选的，预定的工作电压范围可以是[U×(1-a)，U×(1+a)]，其中，预定的工作电压范围的下界为U×(1-a)，预定的工作电压范围的上界为U×(1+a)，其中U为预定电压，a为大于0且小于1的实数。

优选的，a可以是大于0且小于等于0.1的实数。

优选的，预定电压U可以是受电端设备的额定工作电压U₀。

步骤202，若所述稳压装置输入电压U₂在预定的工作电压范围[U×(1-a)，U×(1+a)]内，则稳压装置直接将所述稳压装置输入电压U₂作为受电端设备的输入电压U₃提供给受电端设备。

步骤203，若所述稳压装置输入电压U₂不在预定的工作电压范围[U×(1-a)，U×(1+a)]内，则稳压装置将所述稳压装置输入电压U₂调整为预定电压U，并将所述预定电压U作为受电端设备的输入电压U₃提供给受电端设备。

优选的，稳压装置可以设置在受电端设备的网口端并且与受电端设备串联。

基于本发明上述实施例提供一种用于在POE系统中进行电压控制的方法，通过在PD侧安装稳压装置，稳压装置预定电压与PD额定工作电压相同，保证了PD输入电压在预定的工作电压范围内，以最终实现远端恒压输出功能。在不用额外增加导线的情况下，即使网络设备功耗发生变化、网线长度不可知，仍可以通过网线为网络设备提供恒定的供电电压，保障网络设备持续不间断工作。

图3为本发明用于在POE系统中进行电压控制的稳压装置一个实施例的示意图。其中，POE系统包括供电端设备、受电端设备、以及设置在受电端设备侧并且与受电端设备串联的所述稳压装置。如图3所示，所述稳压装置包括接收单元301、识别单元302、电压调整单元303和输出单元304，其中：

接收单元301，用于接收供电端设备提供的稳压装置输入电压U₂。

优选的，稳压装置输入电压U₂可以下面公式求得：U₂=U₁-U_d，其中U₁是供电端设备输出电压，U_d是网线压降。

优选的，网线压降U_d可以下面公式求得：U_d=I×R=I×k×L，其中I为网线上通过的电流值，R为网线的电阻值，k为单位长度电阻值，L为网线长度。

优选的，网线的单位长度电阻值k可以是9.5Ω/100m。

识别单元302，用于在接收单元301接收到供电端设备提供的稳压装置输入电压U₂时，判断所述稳压装置输入电压U₂是否在预定的工作电压范围[U×(1-a)，U×(1+a)]内。

电压调整单元303，用于根据识别单元302的判断结果，若所述稳压装置输入电压U₂不在预定的工作电压范围[U×(1-a)，U×(1+a)]内，则将所述稳压装置输入电压U₂调整为预定电压U，并指示输出单元304将所述预定电压U作为受电端设备的输入电压U₃提供给受电端设备。

输出单元304，用于根据识别单元302的判断结果，若所述稳压装置输入电压U₂在预定的工作电压范围[U×(1-a)，U×(1+a)]内，则直接将所述稳压装置输入电压U₂作为受电端设备的输入电压U₃提供给受电端设备。输出单元304还用于根据电压调整单元303的指示，将所述预定电压U作为受电端设备的输入电压U₃提供给受电端设备。

优选的，预定的工作电压范围的下界为U×(1-a)，预定的工作电压范围的上界为U×(1+a)，其中U为预定电压，a为大于0且小于1的实数。

优选的，a可以是大于0且小于等于0.1的实数。

优选的，预定电压U可以是受电端设备的额定工作电压U₀。

优选的，稳压装置可以设置在受电端设备的网口端并且与受电端设备串联。

基于本发明上述实施例提供一种用于在POE系统中进行电压控制的稳压装置，通过在PD侧安装稳压装置，稳压装置预定电压与PD额定工作电压相同，保证了PD输入电压在预定的工作电压范围内，以最终实现远端恒压输出功能。在不用额外增加导线的情况下，即使网络设备功耗发生变化、网线长度不可知，仍可以通过网线为网络设备提供恒定的供电电压，保障网络设备持续不间断工作。

图4为本发明用于进行电压控制的POE系统一个实施例的示意图。所述系统包括供电端设备101、受电端设备102、以及设置在受电端设备侧并且与受电端设备串联的稳压装置401，其中：

供电端设备101，用于向稳压装置401提供稳压装置输入电压U₂；

稳压装置401，用于当接收到供电端设备101提供的稳压装置输入电压U₂时，判断所述稳压装置输入电压U₂不在预定的工作电压范围[U×(1-a)，U×(1+a)]内。若所述稳压装置输入电压U₂在预定的工作电压范围内，则稳压装置401直接将所述稳压装置输入电压U₂作为受电端设备的输入电压U₃提供给受电端设备102；若所述稳压装置输入电压不在预定的工作电压范围内，则稳压装置401将所述稳压装置输入电压U₂调整为预定电压U，并将所述预定电压U作为受电端设备的输入电压U₃提供给受电端设备102。

受电端设备102，用于利用稳压装置401提供的受电端设备输入电压U₃进行工作。

优选的，稳压装置401为图3所示实施例中的任一稳压装置。

优选的，供电端设备101还用于将提供的供电端设备输出电压U₁调高，并将调高后的供电端设备输出电压U₁提供给稳压装置401，以便使供电端设备输出电压U₁到达稳压装置401时（即稳压装置输入电压U₂）处于预定的工作电压范围内。

其中，影响供电端设备输出电压U₁调整范围的因素主要包括：PD的工作电压及其最大功率，网线的电阻。通过PD的工作电压及其最大功率计算出最大电流，在通过最大电流和网线的电阻计算出网线上的压降，网线上的压降决定供电端设备输出电压调整范围。

以电信定制的EPON终端E8-C为例，其工作电压10-15V，最大功率18w，则PSE稳压装置输入电压可从15V调高到25V。再以PD为工作电压48V的楼道交换机为例，假设最大功率为50W，则PSE的稳压装置输入电压从53V调高到63V。

优选的，稳压装置401可以设置在受电端设备102的网口端并且与受电端设备102串联。

为了简明起见，在图4中仅给出一条信号线和一条电源线。本领域技术人员可以了解的是，供电端设备101可以通过多条信号线给受电端设备102提供信号，同时可以通过多条电源线给受电端设备102供电。多条电源线提供的电压都可以通过稳压装置401进行调整。

为了简明起见，在图4中仅给出了一个受电端设备102和一个稳压装置401。本领域技术人员可以了解的是，供电端设备101可通过多个稳压装置401为多个受电端设备102供电。

基于本发明上述实施例提供一种用于进行电压控制的POE系统，通过将PSE输出电压调高，使得PSE输出电压在经过最长100米长合格网线的压降后，POE系统远端电压（稳压装置输入电压）仍不小于PD额定工作电压；同时在PD侧安装稳压装置，稳压装置预定电压与PD额定工作电压相同，保证了PD输入电压在预定的工作电压范围内，以最终实现远端恒压输出功能。在不用额外增加导线的情况下，即使网络设备功耗发生变化、网线长度不可知，仍可以通过网线为网络设备提供恒定的供电电压，保障网络设备持续不间断工作。

下面通过具体示例对的方法进行说明：

在本发明的一个具体实施例中，所述系统是由高输出电压PSE和串联安装在远端的稳压装置（实际由RJ45接口的4/5、7/8线供电）组成。其中PSE输出电压较现有POE供电方法高（如果PD额定工作电压是12V，一般PSE输出电压选择25V），稳压装置有两个RJ45接口，分别是网口输入端和网口输出端，其中1/2、3/6线为直通，4/5、7/8线间插入稳压装置。

本实施例中，a为10%，稳压装置中，预定的工作电压范围的下界为U×(0.9)，预定的工作电压范围的上界为U×(1.1)。

PD额定工作电压U₀为12V，在稳压装置中，选择PD额定工作电压U₀作为预定电压U，则预定的工作电压范围为[10.8V，13.2V]。下面计算两种极端情况下PD的输入电压U₃：

a)当PSE输出电压U₁为25V时，假设PD最大功率P_max为18W，则最大电流的最小可能值I_max1=P_max/U₁=0.72A。

如果网线长度为100米、单线电阻9.5欧姆，双线回路电阻仍为9.5欧姆，则根据公式U_d=I _max1×R=I _max1×k×L，可计算出网线压降为6.8V。

由此根据公式U₂=U₁-U_d，可计算出稳压装置输入电压U₂为18.2V，稳压装置输入电压U₂大于预定的工作电压范围的上界13.2V，不在预定的工作电压范围[10.8V，13.2V]内。

所以电压调整单元将稳压装置输入电压U₂调整为预定电压12V，并将预定电压12V作为PD的输入电压U₃，PD可正常工作。

b)当PD最大功率P_max为18W，PD额定工作电压U₀为12V时，最大电流的最大可能值I_max2=P_max/U₀=1.5A。

如果网线长度为100米，PSE输出电压U₁为25V，则根据公式U₂=U₁-I×k×L，则根据公式U_d=I _max2×R=I _max2×k×L，可计算出网线压降为14V。

由此根据公式U₂=U₁-U_d，可计算出稳压装置输入电压U₂为11V，稳压装置输入电压U₂大于预定的工作电压范围的下界10.8V，在预定的工作电压范围[10.8V，13.2V]内。

所以电压调整单元直接将稳压装置输入电压U₂（11V）作为PD的输入电压U₃，PD可正常工作。

因此，通过本实施例中的稳压装置，在稳压装置输入电压U₂在预定的工作电压范围[10.8V，13.2V]内时，可以直接将稳压装置输入电压U₂作为PD的输入电压U₃；在稳压装置输入电压U₂不在预定的工作电压范围[10.8V，13.2V]内时，稳压装置输入电压U₂调整为预定电压12V，并将预定电压12V作为PD的输入电压U₃；从而保证了PD输入电压始终在预定的工作电压范围[10.8V，13.2V]内，并最终实现远端恒压输出功能。

通过实施本发明，可以得到如下有益效果：

1、本发明通过将PSE输出电压调高，使得PSE输出电压在经过最长100米长合格网线的压降后，POE系统远端电压（稳压装置输入电压）仍不小于PD额定工作电压。

2、本发明还在PD侧安装稳压装置，稳压装置预定电压与PD额定工作电压相同，保证了PD输入电压在预定的工作电压范围内，以最终实现远端恒压输出功能。

3、本发明在不用额外增加导线的情况下，即使网络设备功耗发生变化、网线长度不可知，仍可以通过网线为网络设备提供恒定的供电电压，保障网络设备持续不间断工作。

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。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (7)

1.一种用于在POE系统中进行电压控制的方法，其特征在于，POE系统包括供电端设备、受电端设备、以及设置在受电端设备侧并且与受电端设备串联的稳压装置，其中：

当稳压装置接收到供电端设备提供的稳压装置输入电压时，判断所述稳压装置输入电压是否在预定的工作电压范围内；

若所述稳压装置输入电压在预定的工作电压范围内，则稳压装置直接将所述稳压装置输入电压提供给受电端设备；

若所述稳压装置输入电压不在预定的工作电压范围内，则稳压装置将所述稳压装置输入电压调整为预定电压，并将所述预定电压提供给受电端设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

预定的工作电压范围的下界为U×(1-a)，预定的工作电压范围的上界为U×(1+a)，其中U为预定电压，a为大于0且小于1的实数。

3.一种用于在POE系统中进行电压控制的稳压装置，其特征在于，POE系统包括供电端设备、受电端设备、以及设置在受电端设备侧并且与受电端设备串联的所述稳压装置，其中所述稳压装置包括接收单元、识别单元、电压调整单元和输出单元，其中：

接收单元，用于接收供电端设备提供的稳压装置输入电压；

识别单元，用于在接收单元接收到供电端设备提供的稳压装置输入电压时，判断所述稳压装置输入电压是否在预定的工作电压范围内；

电压调整单元，用于根据识别单元的判断结果，若所述稳压装置输入电压不在预定的工作电压范围内，则将所述稳压装置输入电压调整为预定电压，并指示输出单元将所述预定电压提供给受电端设备；

输出单元，用于根据识别单元的判断结果，若所述稳压装置输入电压在预定的工作电压范围内，则直接将所述稳压装置输入电压提供给受电端设备；根据电压调整单元的指示，将所述预定电压提供给受电端设备。

4.根据权利要求3所述的稳压装置，其特征在于，

预定的工作电压范围的下界为U×(1-a)，预定的工作电压范围的上界为U×(1+a)，其中U为预定电压，a为大于0且小于1的实数。

5.一种用于进行电压控制的POE系统，其特征在于，POE系统包括供电端设备、受电端设备、以及设置在受电端设备侧并且与受电端设备串联的稳压装置，其中：

供电端设备，用于向稳压装置提供稳压装置输入电压；

稳压装置，用于当接收到供电端设备提供的稳压装置输入电压时，判断所述稳压装置输入电压是否在预定的工作电压范围内；若所述稳压装置输入电压在预定的工作电压范围内，则稳压装置直接将所述稳压装置输入电压提供给受电端设备；若所述稳压装置输入电压不在预定的工作电压范围内，则稳压装置将所述稳压装置输入电压调整为预定电压，并将所述预定电压提供给受电端设备；

受电端设备，用于利用稳压装置提供的电压进行工作。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

稳压装置为权利要求3或4所示的稳压装置。

7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，

供电端设备还用于将提供的供电端设备输出电压调高，并将调高后的供电端设备输出电压提供给稳压装置，以便使供电端设备输出电压到达稳压装置时处于预定的工作电压范围内。