CN201114083Y

CN201114083Y - 以太网端口馈电式光网络单元楼道交换装置

Info

Publication number: CN201114083Y
Application number: CNU2007200814927U
Authority: CN
Inventors: 邢雪阳
Original assignee: LIXIANG IT IND CO Ltd CHENGDU
Current assignee: LIXIANG IT IND CO Ltd CHENGDU
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2017-10-17

Abstract

本实用新型为以太网端口馈电式光网络单元楼道交换装置，解决已有光网络单元和楼道交换装置供电困难的问题，用户端(2)有交换一直流电压交换单元(3)的输入与市电电源接口(26)连接，输出经第一端口(4)与第三端口(6)连接，第一端口(4)经第二端口(5)与用户计算机连接，第三端口(6)、第五端口(13)与直流—直流电压变换单元(7)连接，经第一隔离变压器(8)，第一物理层接口芯片(11)与交换芯片(9)连接，交换芯片(9)分别与第一存储器(10)、第二物理层接口芯片(18)和配置单元(12)连接，光网络单元主芯片(16)分别与中央处理器(15)、第二存储器(17)、第二物理层接口芯片(18)、光收发模块(14)通过信号线连接，电压变换单元(7)分别与第一物理层接口芯片(11)、第一存储器(10)、交换芯片(9)、配置单元(12)、第二物理层接口芯片(18)第二存储器(17)、主芯片(16)、光收发模块(14)和中央处理器(15)连接。

Description

以太网端口馈电式光网络单元楼道交换装置

技术领域：

本实用新型与符合IEEE802.3系列协议端口标准的以太网楼道交换机和光网络单元有关，解决宽带接入网中已有以太网楼道交换机、光网络单元供电困难、成本高的问题。

背景技术：

宽带网络是20世纪末期才兴起的行业。FTTH(光纤到户)是宽带接入的最终发展方向，无源光网络(PON)的概念由来已久，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时，以太网(Ethernet)技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合，便产生了以太网无源光网络(EPON)。它同时具备了以太网和PON的优点，正成为光接入网领域中的热门技术，光网络单元(光网络单元)是EPON系统中的用户端设备。然而，随着大规模的网络建设和运行，发现在用户端对接入层楼道以太网交换机以及光网络单元的供电存在供电不方便，施工难度大，运维费用高，管理不方便等诸多缺点，给宽带运营带来了极大不方便。目前对接入层楼道以太网交换机及光网络单元主要有两种供电方式，即本地供电和上端远程供电。本地供电采用的方式是交换机内置或外置转换电源，即转换电源从楼道连接AC220V的市电网，把AC220V的电压转换成以太网交换机和光网络单元所需的电压，本地供电由于现在的住宅楼道都采用电线暗埋的方式，取电非常困难，而且费用也比较高，且不适合大规模运维。上端远程供电楼道交换机及光网络单元是通过机房或上端的远程供电设备获得电源。上端远程供电设备把远程交换机的信号和电源合并到一个网络端口，通过传输介质把数据和电源同时传输到楼道交换机。而上端远程供电由于受以太网双绞线传输距离的限制以及雷电的影响，所以使用受到很大的局限，同时，不论有无用户上网，远程供电设备都一直在对本地楼道以太网交换机及光网络单元供电，增加了运维成本也同时降低了以太网交换机及光网络单元的使用寿命。

随着FTTH的推进及EPON的推进，解决对楼道交换机及光网络单元等设备的供电的问题非常迫切。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种结构简单，使用方便，成本低廉，节能的以太网端口馈电式光网络单元楼道交换装置。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型以太网端口馈电式光网络单元楼道交换装置，由光网络单元楼道交换机1与至少一个用户端2通过端口连接组成，用户端2有交流一直流电压交换单元3的输入与市电电源接口26连接，输出经第一端口4通过双绞线与第三端口6连接，第一端口4经第二端口5与用户计算机连接，第三端口6、第五端口13通过电源线与直流——直流电压变换单元7连接，通过信号线经第一隔离变压器8，第一物理层接口芯片11与交换芯片9连接，交换芯片9分别与第一存储器10、第二物理层接口芯片18和配置单元12通过信号线连接，光网络单元主芯片16分别与中央处理器15、第二存储器17、第二物理层接口芯片18、光收发模块14通过信号线连接，电压变换单元7分别通电源线与第一物理层接口芯片11、第一存储器10、交换芯片9、配置单元12、第二物理层接口芯片18、第二存储器17、主芯片16、光收发模块14和中央处理器15连接第一物理层接口芯片11为独立元件或集成于交换芯片9中。

用户端的第一端口4通过信号线经串连的第二隔离变压器24、第二物理层接口芯片25与第二端口5连接，电压交换单元3通过电源线经第二隔离变压器24与第一端口4连接，第一、二隔离变压器为POE隔离变换器，第三端口6、第五端口13分别通过电源线经第一隔离变压器8与电压变换单元7连接。

本实用新型结构简单，主要采用两种供电传输方案，第一种方案利用用户端的市电经交流——直流电压变换后经用户端的双绞线中的空闲线对4，5，7，8给以太网端口馈电式光网络单元供电，双绞线中的1，2，3，6线对则传输数据信号。第二种方案采用直流电压和数据信号通过双绞线中的1，2，3，6线对同时传输。

当有1个或多个用户上网时，所有用户同时为以太网端口馈电式光网络单元供电，当没有用户上网时，则以太网端口馈电式光网络单元自动断电，解决了楼道取电施工困难的问题。供电成本低廉，节能，增加了以太网端口馈电式光网络单元的使用寿命，降低了运行维护成本。

本实用新型与和目前流行的机房远程供电交换机等远供设备存在以下主要区别：

1、技术实现手段不同。目前的远供交换机等远供设备采用从机房等取电，直接对整个设备供电，只有一个供电电源；本实用新型采用反向馈电的方式，每个用户端都是以太网端口馈电式光网络单元的供电电源，既可一个用户端单独供电，也可多个用户端并联供电。

2、适用的范围不同。目前的远供交换机必须要求机房端距离楼道交换机的距离不超过100米，而机房等电源绝大部分距离楼道交换机的距离大大超过100米。而目前的光网络单元设备主要采用本地供电的方式，而采用以太网端口馈电式光网络单元，则完全不受上端电源和设备距离楼道交换机的距离限制。

3、采用机房远供的方式，不论有没有用户计算机在使用时，交换机、光网络单元都在工作，消耗了能源，同时也减短了交换机的使用寿命；而采用以太网端口馈电式光网络单元，则没有用户计算机上网的时候，不提供对以太网端口馈电式光网络单元的供电，节约了能源，同时也增加了设备的使用期限，降低了运行维护成本。

附图说明：

图1为本实用新型结构框图之一。

图2为本实用新型结构框图之二。

图3为交流-直流电压变换单元原理图之一。

图4为交流-直流电压变换单元原理图之二。

图5为交流-直流电压变换单元原理图之三。

图6为直流-直流电压变换单元原理图之一。

图7为直流-直流电压变换单元原理图之二。

具体实施方式：

实施例1：

本实用新型以太网端口馈电式光网络单元楼道交换装置，由光网络单元楼道交换机1与至少一个用户端2通过端口连接组成，用户端2有交流一直流电压交换单元3的输入与市电电源接口26连接，输出经第一端口4通过双绞线与第三端口6连接，第一端口4经第二端口5与用户计算机连接，第三端口6、第五端口13通过电源线与直流——直流电压变换单元7连接，通过信号线经第一隔离变压器8，第一物理层接口芯片11与交换芯片9连接，交换芯片9分别与第一存储器10、第二物理层接口芯片18和配置单元12通过信号线连接，光网络单元主芯片16分别与中央处理器15、第二存储器17、第二物理层接口芯片18、光收发模块14通过信号线连接，电压变换单元7分别通电源线与第一物理层接口芯片11、第一存储器10、交换芯片9、配置单元12、第二物理层接口芯片18、第二存储器17、主芯片16、光收发模块14和中央处理器15连接。

用户端的第一端口4通过信号线经串连的第二隔离变压器24、第二物理层接口芯片25与第二端口5连接，电压交换单元3通过电源线经第二隔离变压器24与第一端口4连接，第一、二隔离变压器为POE隔离变换器，第三端口6、第五端口13分别通过电源线经第一隔离变压器8与电压变换单元7连接。光网络单元楼道交换机通过网线与用户端电源连接。从用户家中取电，可采用两种方式对光网络单元楼道交换机供电：

1、利用双绞线中的空闲线对4、5、7、8线对光网络单元楼道交换机供电，数据信号仍然通过1、2、3、6线对传输

2、数据信号和直流电源利用相同的线对传输，即都利用双绞线的1、2、3、6线对传输

光网络单元楼道交换机基本器件组成：

交换芯片还可采用目前流行的RTL8309，KS8997等交换芯片，同时其对应的配置单元芯片，存储器芯片都要做相应的调整。光网络单元主芯片还可采用TK3701、K3714、TK3715、PAS5351、PAS5361等型号，同时其外围芯片中央处理器、存储器、物理层接口芯片都要做相应的调整。LMX576可用L4960系列型号、LMX596、LMX678等相同相似电路替代。

用户端基本器件组成：

型号：
型号：		全桥整流芯片BR1	BR101
开关电路Q1	MJE13001	全桥整流芯片BR1	BR101
开关电路Q1	MJE13001	变压器B	匝数比3∶1

Q1可由：MJE13001～13008，BUT11A等功率三极管或K3115、K537、K3067、K792、K1507、K118等端效应管。

以上器件也可以选用功能相同或相似元件或集成器件。本实用新型仅仅列举一种常见以太网端口馈电式光网络单元的硬件组成，本实用新型设计的供电方式使用于任何一款交换机芯片和光网络单元芯片或其他任何符合IEEE802.3标准的以太网交换机和光网络单元。而且电压转换单元芯片可根据实际需求或设计的不同，选择适合其需求的芯片。

(一)工作流程

1、用户上网后，插上以太网端口馈电式光网络单元楼道交换装置的用户端设备。

2、以太网端口馈电式光网络单元楼道交换机通过双绞线线获得用户端提供的DC-48V电压，启动工作，同时打开与此用户端连接的以太网端口馈电式光网络单元楼道交换机的相应的交换端口。

3、当有另外的用户计算机工作时，同样的方法，也对以太网端口馈电式光网络单元楼道交换机提供电源，同时以太网端口馈电式光网络单元楼道交换机打开相应的交换端口。

4、当用户下网，关闭用户端设备电源，则此用户端停止对以太网端口馈电式光网络单元楼道交换机的供电，以太网端口馈电式光网络单元楼道交换机同时关闭与此用户端连接的相应交换端口。

5、当所有用户都下网并关闭用户端设备，则以太网端口馈电式光网络单元楼道交换机断电，停止工作。

本例的交流——直流电压变换单元的工作原理如下：

如图3所示AC220V交流市网电压通过BR1桥式整流后获得直流电压310V，当开关电路Q1上导通直流电压将能量储存于变压器初级绕组中，当Q1关断后，储存在变压器初级绕组中的能量通过次级绕组上的二极管D2整流经由电感L1、电容C5、C6组成的平滑滤波器后向负载端输出直流电压和电流，二极管Z1和光电管PC1分别组成稳压反馈电路，三极管Q2和电阻R7等组成限流控制电路，D4为并联防反二极管。然后通过双绞线把用户电脑的数据信号和直流电压48V一起传输到交换机的RJ45端口。

Q1可采用：TOP、TNY、TNK全系列，Viper全系列、NCP全系列、KA1X全系列、FSDM全系列、FAN全系列、ICE3×；ICE2×全系列等控制芯片。

直流——直流变换单元的工作原理如下：

如图7所示直流电压48V按高低电位的顺序接入电路的对应+Vin，-Vin端，经C101稳压滤波储能后送至主变压器T101的中心抽头中，连接至主变压器T101的两组绕线圈的Q101、Q102通过IC101的控制作用，使Q101、Q102分别导通和截止来通过主变压的初级绕组中在Q101、Q102导通期间的储能向变压器次级回路释放能量。次级通道经D101、D102形成全波整流电路将次级的交流脉冲电压整流后再经C102、L101、L102、C103组成的兀型滤波电路向载供给纯净的直流电压。L101有滤波和储能的作用，用以提供Q101、Q102截止期间向负载提供能量的连续性。Z102提供过压保护电路。PL101、Z101、R101、R102、C104提供输出电压稳定作用。Q101、Q102可采用场效应管或晶体硅三极管。

IC101可采用：UC×825、UC×525、U×846、TL494、KA7500、UCX524等相同系列的双推动PWM电路。Z102过压保护可更换为：可控硅误差放大器、光电耦合器、变压器组成的各类电路。

实施例2：

交流——直流变换单元工作原理如下：

如图4所示AC220V市电压经整流桥和C1整流滤波储能后获得10V直流电压，当R2启动电阻给IC1供电后，IC1驱动Q1推动变压器B完成自举，辅助绕组，经D2、C3滤波后给IC1提供稳定的工作电压。当Q1导通后，将初级直流电压(310V左右)的能量储存在高压器中，当Q1从饱和导通退出到截止状态后，变压器初级中的储能开始向次级端输送，通过D4的整流，C9、L1、C10组成的兀型滤波后向负载端提供稳定的直流电压。R13、R12、Z1、R14、C12组成电压稳定电路；Q2、C11、R11、R14组成限流电路。

Q1采用：K118、K1507、K1512、K792、K794、SSP6N60、SSP3N60等场效应管。

IC1采用：X842～X845、X802与同类型驱动控制IC、Z1过压保护可更换为：可控硅、误差放大器、光电耦合器、变压后组成的各类电路。D4为并联防反二极管。

直流——直流变换单元工作原理如下：

如图6所示直流电压48V经电容C101储能滤波后，由集成电路IC101，电感L101、电容C102组成的串联型脉宽调制稳压器，其中IC101为主要控制集成电路，D101为储能二极管，L101为储能电感，C102为储能电容超滤波稳压作用，R101、R102组成输出反馈电阻，以提供所需变换的电压。如5V、3.3V、2.5V等，转变后的电压对各芯片模块供电。电容Z101起到过压保护作用。

IC101可采用：L4960系列型号、LMX576、LMX596、LMX678等相同相似电路。

其余与实施例1相同。

实施例3：

交流——直流电压变换单元工作原理如下：

如图5所示AC220V市电电压经整流桥C1整流滤波储能后获得310V直流电压，当R1启动电阻给Q1提供导通电流后，辅助驱动绕组获得正反馈雪崩电压加速Q1迅速导通，将初级直流电压的能量储存在变压器中，当Q1从饱和导通状态退出到截止状态后，变压器中初级的储能开始向次级端输送，通过D3的整流，再经C5、L1、C6组成的兀型滤波给负载端提供稳定纯净的直流电压。R8、C7、R9、Q3、1/2PC1、R12组成限流电路，R12、R11、C8、Q3组成稳压电路。

稳压电路还可由光电耦合器分别与误差放大器、变压器、精密基准电路构成。D4为并联防反二极管。

其余与实施例1相同。

Claims

1、以太网端口馈电式光网络单元楼道交换装置，其特征在于由光网络单元楼道交换机(1)与至少一个用户端(2)通过端口连接组成，用户端(2)有交流一直流电压交换单元(3)的输入与市电电源接口(26)连接，输出经第一端口(4)通过双绞线与第三端口(6)连接，第一端口(4)经第二端口(5)与用户计算机连接，第三端口(6)、第五端口(13)通过电源线与直流——直流电压变换单元(7)连接，通过信号线经第一隔离变压器(8)，第一物理层接口芯片(11)与交换芯片(9)连接，交换芯片(9)分别与第一存储器(10)、第二物理层接口芯片(18)和配置单元(12)通过信号线连接，光网络单元主芯片(16)分别与中央处理器(15)、第二存储器(17)、第二物理层接口芯片(18)、光收发模块(14)通过信号线连接，电压变换单元(7)分别通电源线与第一物理层接口芯片(11)、第一存储器(10)、交换芯片(9)、配置单元(12)、第二物理层接口芯片(18)、第二存储器(17)、主芯片(16)、光收发模块(14)和中央处理器(15)连接，第一物理层接口芯片(11)为独立元件或集成于交换芯片(9)中。

2、根据权利要求1所述的楼道交换装置，其特征在于用户端的第一端口(4)通过信号线经串连的第二隔离变压器(24)、第二物理层接口芯片(25)与第二端口(5)连接，电压交换单元(3)通过电源线经第二隔离变压器(24)与第一端口(4)连接，第一、二隔离变压器为POE隔离变换器，第三端口(6)、第五端口(13)分别通过电源线经第一隔离变压器(8)与电压变换单元(7)连接。