CN115460026A - 双余度电源载波通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于网络通信技术领域，具体涉及一种双余度电源载波通信方法及装置，该方法包括：如果符合协议的网络端口，通过PoE技术，对其受电设备供电；当出现信号传输断开或无法寻找到对应的网络端口，则可以通过切换网络线路，再次寻找对应的网络端口，实现对设备的供电；本发明在通过以太网传输信号的同时传输电压，既节省了铺设电缆的费用，同时提高了信号通信的可靠性和稳定性。

Description

双余度电源载波通信方法及装置

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，具体涉及一种双余度电源载波通信方法及装置。

背景技术

航空、航天、兵器等严苛的军用环境中，单一的以太网通信无法提供确切的保障，往往需要双冗余的设计结构，而在综合布线技术越来越成熟的今天，数据网络正在提供越来越多的新应用及新服务，但所有这些支持新应用的设备由于需要另外安装供电装置，更是加大了整个网络组建的成本。

为了尽可能方便及最大限度地降低成本，诞生了以太网供电PoE (Power OverEthernet)这项创新的技术。在现有的以太网Cat.5布线基础架构在不用作任何改动的情况下，就能保证在为一些基于IP 的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的能力，从而减少电缆用料，降低成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：为了解决传统双冗余通信技术的设计结构所带来的成本、维修的问题，如何提出一种在双余度通信线路上承载电源的方法及装置，从而减少线缆用量,同时可以使网络的运行更加稳定可靠，安装和维护更加便捷。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种双余度电源载波通信方法，其包括以下步骤：

步骤1：输入指令，PSE端通过以太网持续发送网络协议匹配信号，寻找匹配的DP端，进入步骤2；

步骤2：当DP端与PSE端的网络协议匹配后，DP端定时返回回复信号至PSE端，然后进入步骤3；如果PSE端持续无法获得回复信号，则进入步骤7；

步骤3：PSE端接收到DP端的回复信号后，控制PSE控制器，将 48V直流电压通过加在隔离网络变压器的两个中心抽头上，通过隔离网络变压器将电压和信号同时发送到DP端，进入步骤4；

步骤4：DP端的隔离网络变压器将信号和电压分离出来，电压通过DP接口控制器中的整流电路将其还原为48V直流电压，再经过 DC/DC电源模块转换为后级电路所需电压；信号传入DP端主处理器，进入步骤5；

步骤5：当DP端主处理器接收到PSE端信号后，按照要求完成各种指令后，发送完成信号，进入步骤6；

步骤6：当PSE端主处理器接收到完成信号，停止数据通信，PSE 主处理器控制PSE控制器关断48V供电，DP端供电停止，恢复默认工作状态，进入步骤1；

步骤7：PSE端切换通信线路，通过以太网持续发送网络协议匹配信号，寻找匹配的DP端；当与DP端的网络协议匹配后，获得DP 端的回复信号，进入步骤2。

其中,所述步骤7中，当与DP端的网络协议匹配后，获得DP端的回复信号，进入步骤2，同时返回问题信号通道，进入步骤8；

步骤8：通过检测，排查问题信号通道，解决问题，执行步骤1，测试通信是否正常，否则继续排查，直到解决问题。

其中,所述步骤3中，若信号忽然中断，则重新回到步骤1。

其中,所述步骤4中，若信号忽然中断，则重新回到步骤1。

其中,所述步骤5中，若信号忽然中断，则重新回到步骤1。

其中,所述PSE端为以太网供电PoE技术中所涉及的供电设备。

其中,所述DP端为以太网供电PoE技术中所涉及的受电设备。

其中,所述双余度电源载波通信的过程包含数据通信的双冗余和电源载波的双冗余。

此外，本发明还提供一种用于执行所述方法的双余度电源载波通信装置。

其包括：PSE端和DP端；

所述PSE端，其用于持续检测DP端，并在收到回复信号后，进行载波通信；

所述PSE端与DP端的硬件能够快速响应输入的指令；

所述PSE端用于在DP端返回断电需求后快速断电；

所述PSE端用于与DP端进行高速数据通信；

所述PSE端用于在DP端无回复或在线路出现故障时，快速反应切换通信线路，并反馈出现问题的线路通道；

所述DP端用于完全接收PSE端提供的电压，不被破坏，并在其所能提供的功耗范围能完成所以指令和功能。

(三)有益效果

与现有技术相比较，本发明引用PoE技术，在现有的以太网Cat.5 布线基础架构不作改动的情况下，为一些基于IP的终端在传输数据信号的同时，同时为此类设备提供直流供电的技术，涉及到通信过程中的信号传输、供电、故障隔离的方式方法。本发明所涉及的双余度电源载波通信技术是将PoE这项创新的技术和双余度的载波通信技术结合在一起，实现在复杂多变的环境中提供稳定的信号传输和供电能力。

为了解决传统双冗余通信技术的设计结构所带来的成本、维修的问题，本发明提出一种在双余度通信线路上承载电源的方法及装置，该方法包括：如果符合协议的网络端口，通过PoE技术，对其受电设备供电；当出现信号传输断开或无法寻找到对应的网络端口，则可以通过切换网络线路，再次寻找对应的网络端口，实现对设备的供电；从而减少线缆用量,同时可以使网络的运行更加稳定可靠，安装和维护更加便捷。

附图说明

图1示出双余度电源载波通信技术原理图。

图2示出受电设备整流电路原理图。

图3示出本发明的大致实施过程框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双余度电源载波通信方法，其包括以下步骤：

步骤1：输入指令，PSE端通过以太网持续发送网络协议匹配信号，寻找匹配的DP端，进入步骤2；

步骤2：当DP端与PSE端的网络协议匹配后，DP端定时返回回复信号至PSE端，然后进入步骤3；如果PSE端持续无法获得回复信号，则进入步骤7；

步骤3：PSE端接收到DP端的回复信号后，控制PSE控制器，将 48V直流电压通过加在隔离网络变压器的两个中心抽头上，通过隔离网络变压器将电压和信号同时发送到DP端，进入步骤4；

步骤4：DP端的隔离网络变压器将信号和电压分离出来，电压通过DP接口控制器中的整流电路将其还原为48V直流电压，再经过 DC/DC电源模块转换为后级电路所需电压；信号传入DP端主处理器，进入步骤5；

步骤5：当DP端主处理器接收到PSE端信号后，按照要求完成各种指令后，发送完成信号，进入步骤6；

步骤6：当PSE端主处理器接收到完成信号，停止数据通信，PSE 主处理器控制PSE控制器关断48V供电，DP端供电停止，恢复默认工作状态，进入步骤1；

步骤7：PSE端切换通信线路，通过以太网持续发送网络协议匹配信号，寻找匹配的DP端；当与DP端的网络协议匹配后，获得DP 端的回复信号，进入步骤2。

其中,所述步骤7中，当与DP端的网络协议匹配后，获得DP端的回复信号，进入步骤2，同时返回问题信号通道，进入步骤8；

步骤8：通过检测，排查问题信号通道，解决问题，执行步骤1，测试通信是否正常，否则继续排查，直到解决问题。

其中,所述步骤3中，若信号忽然中断，则重新回到步骤1。

其中,所述步骤4中，若信号忽然中断，则重新回到步骤1。

其中,所述步骤5中，若信号忽然中断，则重新回到步骤1。

其中,所述PSE端为以太网供电PoE技术中所涉及的供电设备(Power SourcingEquipment)。

其中,所述DP端为以太网供电PoE技术中所涉及的受电设备(Powered Device)。

其中,所述双余度电源载波通信的过程包含数据通信的双冗余和电源载波的双冗余。所述方法通过软硬件结合，实现双余度电源载波通信功能。

此外，本发明还提供一种用于执行所述方法的双余度电源载波通信装置。

其包括：PSE端和DP端；

所述PSE端，其用于快速持续检测DP端，并在收到回复信号后，快速的进行载波通信；

所述PSE端与DP端的硬件能够快速响应输入的指令；

所述PSE端用于在DP端返回断电需求后快速断电；

所述PSE端用于与DP端进行高速数据通信；

所述PSE端用于在DP端无回复或在线路出现故障时，快速反应切换通信线路，并反馈出现问题的线路通道；

所述DP端用于完全接收PSE端提供的电压，不被破坏，并在其所能提供的功耗范围能完成所以指令和功能。

所述双余度电源载波通信装置还包括双余度的电源载波通信装置的检测模块、发送模块、反馈模块、故障隔离模块，能够快速反应并应对通信过程中所遇到的各种情况，将情况反馈出来。

所述装置可以随时提供PSE端对DP端访问，控制和停止供电。

实施例1

图1是在传统双余度通信技术的基础上增加了了PoE技术，从而实现基于以太网的双余度的电源载波技术，可以同时，快速的对多个设备进行访问、控制，同时节省线材，降低成本。

1)与传统的双冗余电路相比多了PoE技术，节省了电缆，降低成本；

2)与传统PoE技术相比，通过整流电路和DCDC电源模块，去除了需要进行分级的过程，通高电路的安全性和稳定性；

3)将双余度和PoE相结合，提供了线路的稳定性和可靠性，可以使用与更加复杂多变的环境。

本发明的详细处理流程，具体如下：

步骤一：输入指令，PSE端通过以太网持续发送信号，寻找匹配的DP端，进入步骤二，如果无法获得回复，进入步骤七；

步骤二：当DP端与PSE端的网络协议匹配后，DP端定时返回信号，进入步骤三，否则持续步骤一；

步骤三：PSE端接收到DP端的回复信号后，控制PSE控制器，将48V直流电压通过加在隔离变压器的两个中心抽头上，通过隔离网络变压器将电压和信号同时发送到DP端，进入步骤四，当信号忽然中断，重新回到步骤一；

步骤四：DP端的网络变压器将信号和电压分离出来，电压通过 DP接口控制器中的整流电路将其还原为48V直流电压，再经过DCDC 电源模块转换为后级电路所需电压；信号传入DP端主处理器，进入步骤五，当信号忽然中断，重新回到步骤一；

步骤五：当DP端主处理器接收到PSE端信号后，按照要求完成各种指令后，发送完成信号，进入步骤六，当信号忽然中断，重新回到步骤一；

步骤六：当PSE端主处理器接收到完成信号，停止数据通信，PSE 主处理器控制PSE控制器关断48V供电，DP端供电停止，恢复默认工作状态，进入步骤一；

步骤七：PSE端切换通信线路，通过以太网持续发送信号，寻找匹配的DP端；当与DP端的网络协议匹配后，获得DP端回复，进入步骤二，同时返回问题信号通道，进入步骤八；

步骤八：通过检测，排查问题信号通道，解决问题，执行步骤一，测试通信是否正常，否则继续排查，直到解决问题。

实施例2

本发明在双余度通信技术上引入了PoE技术，其运行原理如附图1所示，既可以适应于对现有以太网网络进行升级改造，也可以适应于建设新的网络系统，其原理设计如附图所示。

PES端的主控通过PSE控制器完成对以太网供电的控制，在以太网通信时，当需要对PD端设备同时进行供电时，PSE端的主处理器控制PSE控制器，将48V电源加在隔离变压器的两个中心抽头上，将电源和信号同时传输到PD端，PD端通过网络变压器将电压和信号进行分频，分离出来的电压连接到桥式整流进行整流供电，再将48V电压通过DCDC电源模块转换成后记各模块所需电压。

整流电路设计如附图2所示，其传输线路和整流电路造成的压降一般在2V左右，对于48V馈电而言，供电效率可达(46/48＝)95.8％。

如附图3所示，本发明的实施过程大致为检测，供电，断开和故障隔离，步骤如下。

步骤一：PSE端检测线路中是否存在DP端口，当发现存在DP断开时，对其供电；

步骤二：PSE端将48V电压加入到以太网信号中，DP端接收信号后，通过网络变压器将电压和信号分离，再通过整流电路将电压还原为48V直流电压；

步骤三：PSE端接收到DP端的完成信号，PSE端断开48V电源，供电停止；

步骤四：当PSE端无法寻找到DP端口或者在信号传输的过程中发送了信号中断，则切换通信线路，再次检测是否存在DP端口，并在存在时，对其供电。

综上，本发明属于网络通信技术领域，具体涉及一种双余度电源载波通信方法及装置，该方法包括：如果符合协议的网络端口，通过 PoE技术，对其受电设备供电；当出现信号传输断开或无法寻找到对应的网络端口，则可以通过切换网络线路，再次寻找对应的网络端口，实现对设备的供电；本发明在通过以太网传输信号的同时传输电压，既节省了铺设电缆的费用，同时提高了信号通信的可靠性和稳定性。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、原理图，PCB以及计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个硬件、模块以及其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、原理图、 PCB和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由硬件和/或计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/ 或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些硬件和/或计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过硬件和/或计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双余度电源载波通信方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1：输入指令，PSE端通过以太网持续发送网络协议匹配信号，寻找匹配的DP端，进入步骤2；

步骤2：当DP端与PSE端的网络协议匹配后，DP端定时返回回复信号至PSE端，然后进入步骤3；如果PSE端持续无法获得回复信号，则进入步骤7；

步骤3：PSE端接收到DP端的回复信号后，控制PSE控制器，将48V直流电压通过加在隔离网络变压器的两个中心抽头上，通过隔离网络变压器将电压和信号同时发送到DP端，进入步骤4；

步骤4：DP端的隔离网络变压器将信号和电压分离出来，电压通过DP接口控制器中的整流电路将其还原为48V直流电压，再经过DC/DC电源模块转换为后级电路所需电压；信号传入DP端主处理器，进入步骤5；

步骤5：当DP端主处理器接收到PSE端信号后，按照要求完成各种指令后，发送完成信号，进入步骤6；

步骤6：当PSE端主处理器接收到完成信号，停止数据通信，PSE主处理器控制PSE控制器关断48V供电，DP端供电停止，恢复默认工作状态，进入步骤1；

步骤7：PSE端切换通信线路，通过以太网持续发送网络协议匹配信号，寻找匹配的DP端；当与DP端的网络协议匹配后，获得DP端的回复信号，进入步骤2。

2.如权利要求1所述的双余度电源载波通信方法，其特征在于，所述步骤7中，当与DP端的网络协议匹配后，获得DP端的回复信号，进入步骤2，同时返回问题信号通道，进入步骤8；

步骤8：通过检测，排查问题信号通道，解决问题，执行步骤1，测试通信是否正常，否则继续排查，直到解决问题。

3.如权利要求1所述的双余度电源载波通信方法，其特征在于，所述步骤3中，若信号忽然中断，则重新回到步骤1。

4.如权利要求1所述的双余度电源载波通信方法，其特征在于，所述步骤4中，若信号忽然中断，则重新回到步骤1。

5.如权利要求1所述的双余度电源载波通信方法，其特征在于，所述步骤5中，若信号忽然中断，则重新回到步骤1。

6.如权利要求1所述的双余度电源载波通信方法，其特征在于，所述PSE端为以太网供电PoE技术中所涉及的供电设备。

7.如权利要求1所述的双余度电源载波通信方法，其特征在于，所述DP端为以太网供电PoE技术中所涉及的受电设备。

8.如权利要求1所述的双余度电源载波通信方法，其特征在于,所述双余度电源载波通信的过程包含数据通信的双冗余和电源载波的双冗余。

9.一种用于执行所述权利要求1-8任一项方法的双余度电源载波通信装置。

10.如权利要求9所述的双余度电源载波通信装置，其特征在于，其包括：PSE端和DP端；

所述PSE端，其用于持续检测DP端，并在收到回复信号后，进行载波通信；

所述PSE端与DP端的硬件能够快速响应输入的指令；

所述PSE端用于在DP端返回断电需求后快速断电；

所述PSE端用于与DP端进行高速数据通信；

所述PSE端用于在DP端无回复或在线路出现故障时，快速反应切换通信线路，并反馈出现问题的线路通道；

所述DP端用于完全接收PSE端提供的电压，不被破坏，并在其所能提供的功耗范围能完成所以指令和功能。

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