CN209313863U - Poe交换机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种POE交换机，该POE交换机包括四位拨码按键电路、主控制器、POE供电电路、交换机芯片以及网口电路，四位拨码按键电路具有四个输出端，主控制器具有四个GPIO接口，交换机芯片具有多个MDI接口，POE供电电路具有多个输出端，网口电路具有多个POE网口，四位拨码按键电路的四个输出端与主控制器的四个GPIO接口一一对应连接；主控制器分别与交换机芯片和POE供电电路通信连接；交换机芯片的多个MDI接口与网口电路的多个POE网口一一对应连接；POE供电电路的多个输出端与网口电路各端口一一对应连接。本实用新型解决了现有的POE交换机功能单一的问题。

Description

POE交换机

技术领域

本实用新型涉及交换机领域，特别涉及一种POE交换机。

背景技术

近年来，视频监控以及无线覆盖正在全面发展和完善，POE交换机也早已广泛应用其中，用于网络摄像机与IP电话等的供电及数据传输；随着时代发展，用户对产品的场景适应性、多功能性、智能性、可靠性要求越来越高，目前用于接入层的非网管型POE交换机，仅能完成简单的供电及数据传输工作，无法同时为用户解决更多的问题，例如解决网络拥塞时视频卡顿、100米以上的数据传输、无线覆盖时的网络风暴以及各终端设备的死机监测和自愈等问题。因此，现有的非网管型POE交换机功能单一。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种POE交换机，旨在解决目前的POE交换机功能单一的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种POE交换机，该POE交换机包括四位拨码按键电路、主控制器、POE供电电路、交换机芯片以及网口电路，所述四位拨码按键电路具有四个输出端，所述主控制器具有四个GPIO接口，所述交换机芯片具有多个MDI接口，所述POE供电电路具有多个输出端，所述网口电路具有多个POE网口，所述四位拨码按键电路的四个输出端与所述主控制器的四个GPIO接口一一对应连接；所述主控制器分别与所述交换机芯片和所述POE供电电路通信连接；所述交换机芯片的多个MDI接口与所述网口电路的多个POE网口一一对应连接；所述POE供电电路的多个输出端与所述网口电路各端口一一对应连接；其中，

所述四位拨码按键电路，具有四种拨码动作，用于触发所述主控制器的四种预设控制功能。

可选地，所述四位拨码按键电路用于输出触发所述主控制器在所述网口电路的端口闲置时间超过预设时长时控制受电设备重启的第一拨码按键信号、触发所述主控制器控制所述交换机芯片优先进行视频帧转发的第二拨码按键信号、触发所述主控制器重新配置所述交换机芯片的宽带传输速率的第三拨码按键信号、触发所述主控制器控制所述交换机芯片自行隔离下行受电端口的第四拨码按键信号。

可选地，所述交换机芯片包括MAC芯片和PHY芯片，所述MAC芯片与所述PHY芯片通过MII总线通信连接，所述MAC芯片和PHY芯片一体封装设置。

可选地，所述PHY芯片具有第一传输速率模式和第二传输速率模式，所述第二传输速率模式的传输速率大于所述第一传输速率模式的传输速率，所述主控制器在接收到第三拨码按键信号时，控制所述PHY芯片由所述第一传输速率模式切换为所述第二传输速率模式。

可选地，所述第二传输速率模式的传输速率为10Mbps。

可选地，所述主控制器通过I2C总线与所述POE供电电路连接。

可选地，所述主控制器通过SMI串行总线与所述交换机芯片连接。

可选地，所述主控制器为MCU。

本实用新型还提出一种网络通讯系统，该网络通讯系统包括如上所述的POE交换机，该POE交换机包括四位拨码按键电路、主控制器、POE供电电路、交换机芯片以及网口电路，所述四位拨码按键电路具有四个输出端，所述主控制器具有四个GPIO接口，所述交换机芯片具有多个MDI接口，所述POE供电电路具有多个输出端，所述网口电路具有多个POE网口，所述四位拨码按键电路的四个输出端与所述主控制器的四个GPIO接口一一对应连接；所述主控制器分别与所述交换机芯片和所述POE供电电路通信连接；所述交换机芯片的多个MDI接口与所述网口电路的多个POE网口一一对应连接；所述POE供电电路的多个输出端与所述网口电路各端口一一对应连接；所述交换机芯片和所述POE供电电路设置有与所述网口单元POE网口数同等数量的输出端口，其中，所述四位拨码按键电路，具有四种拨码动作，用于输出触发所述主控制器在所述网口电路的端口闲置时间超过预设时长时控制受电设备重启的第一拨码按键信号、触发所述主控制器控制所述交换机芯片优先进行视频帧转发的第二拨码按键信号、触发所述主控制器重新配置所述交换机芯片的宽带传输速率的第三拨码按键信号、触发所述主控制器控制所述交换机芯片自行隔离下行受电端口的第四拨码按键信号。

本实用新型通过设置四位拨码按键电路，四位拨码按键电路的四个输出端与所述主控制器的四个GPIO接口一一对应连接，从而使四位拨码按键电路在接收到对应的操作指令后输出四种对应的拨码按键信号至主控制器，主控制器分别与交换机芯片和POE供电电路通信连接，以使主控制器在接收到其中一个或多个拨码按键信号时分别输出控制指令至交换机芯片和POE供电电路，交换机芯片的多个MDI接口与网口电路的多个POE网口一一对应连接，POE供电电路的多个输出端与网口电路的多个POE网口一一对应连接，进而使用户在切换四位拨码按键电路中的一个或多个按键时，使该POE交换机实现对应的一个或多个功能。本实用新型解决了目前的POE交换机功能单一的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型POE交换机一实施例的功能模块示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种POE交换机，应用于POE系统中。

参照图1，在本实用新型一实施例中，该POE交换机包括四位拨码按键电路100、主控制器200、POE供电电路400、交换机芯片300以及网口电路500，所述四位拨码按键电路100具有四个输出端，所述主控制器200具有四个GPIO接口，所述交换机芯片300具有多个MDI接口，所述POE供电电路400具有多个输出端，所述网口电路500具有多个POE网口，所述四位拨码按键电路100的四个输出端与所述主控制器200的四个GPIO接口一一对应连接；所述主控制器200分别与所述交换机芯片300和所述POE供电电路400通信连接；所述交换机芯片300的多个MDI接口与所述网口电路500的多个POE网口一一对应连接；所述POE供电电路400的多个输出端与所述网口电路500各端口一一对应连接；其中，

所述四位拨码按键电路100，具有四种拨码动作，用于对应触发主控制器200的四种控制功能，以解决功能单一的问题。

可选地，所述四位拨码按键电路100具体用于输出触发所述主控制器200在所述网口电路500的端口闲置时间超过预设时长时控制受电设备重启的第一拨码按键信号、触发所述主控制器200控制所述交换机芯片300优先进行视频帧转发的第二拨码按键信号、触发所述主控制器200重新配置所述交换机芯片300的宽带传输速率的第三拨码按键信号、触发所述主控制器200控制所述交换机芯片300自行隔离下行受电端口的第四拨码按键信号。当然在其他实施例中，可以是除这四种之外的功能，或者包含其中部分，根据实际需求确定。

为方便理解，以下以POE交换机具体应用为例来进行说明，该POE交换机常应用于安防监控领域，在完整的监控系统中，监控系统还包括网络摄像机、IP电话、无线AP、NVR录像机、显示器以及主电源等，其中网络摄像机、IP电话、无线AP、NVR录像机分别通过网口电路500与该POE交换机连接，NVR录像机进一步与显示器连接，该POE交换机与主电源连接。例如，该POE交换机可以在网口电路500设置6个端口，其中4个为POE网口，用于连接网络摄像机、IP电话、无线AP等，在进行数据传输的同时还可以向其供电，另两个端口为非POE功能的端口，该端口可用于连接显示器，以用于集中显示网络摄像机拍摄的视频信息。

本实施例中，所述主控制器200可以通过SMI串行总线与所述交换机芯片300连接；所述交换机芯片300可以采用包括MAC芯片和PHY芯片的芯片实现。

本实施例中，该POE交换机通过控制四位拨码按键电路100的四个按键来实现不同的功能，四位拨码按键对应的功能为：AI QOS、AI VLAN、AI EXTEND、AI POE。在该POE交换机中，默认情况下，可以设置为网口电路500各端口之间自由通信，也可以通过人为操控四位拨码按键电路100中的一个或多个按键，以使该POE交换机执行一个或多个按键所对应的功能，即通过按键，可自由切换四种工作模式。

AI QOS，用于在网络拥塞时优先处理网络中的视频数据，保障视频数据不卡顿，无延迟；

AI VLAN，用于将所述网口电路的各受电端口相互隔离；

AI EXTEND，用于扩展网线传输距离；

AI POE，用于自动检测受电设备的工作状态，发现异常设备后自动重启该设备。

以下详述该POE交换机的具体工作原理。

第一拨码按键信号对应实现AI POE功能，当按下AI POE按键时，拨码按键电路100输出第一拨码按键信号，第一拨码按键信号可以是一个高电平的电压信号，当此信号到达主控制器200时，主控制器200会自动读取MAC芯片中的端口统计数据，以得知网口电路500各受电端口是否处于闲置状态，同时主控制器通过I2C总线与POE供电电路连接，主控制器200会自动读取POE供电电路的供电数据，得知端口是否正在供电，当某个受电端口闲置时间过长时，主控制器200将此闲置时间与预设的时间阈值作比较，并判断出受电端设备为死机状态，此时主控制器控制供POE供电电路对对应受电端口重新上电，以使对应的受电设备正常工作。

在监控应用中，监控摄像机(网络摄像机、网络球机、网络半球机等)由于工作环境复杂，存在很高的故障率。尤其是安装在户外的摄像机，冬天面临零下40度左右的低温，夏天局部气温高达40-50度，还有些地区雷暴频繁，这些恶劣环境容易导致摄像机出现死机故障。

摄像机死机后可能发生以下情况：一是画面停格，用户无法及时发现死机问题；二是发现故障后，需要技术人员赶赴现场检查、重启设备；三是故障没得到及时处理，导致长时间丢失画面；四是导致严重的网络风暴。

一般来说，当发现摄像机出现死机故障，只需重新上电即可。但摄像机大都安装在位置较高或不便人员操作的地方，人工拔电重启费时费力。通过本实用新型POE交换机，用户只要轻触交换机面板上的AI POE供电功能按键，交换机就能一天24小时对接入的受电设备进行在线监测，并识别出“死机”的摄像头，然后通过交换机内置的软件系统及创新的POE技术自动重启摄像头，恢复POE供电。整个过程实现了自动检测、自动重启，无需工程维护人员亲赴现场，也不会错误重启其它正常运转的设备，大大提高了摄像机的在线率，减少了网络维护工作量及人工成本。

第二拨码按键信号对应实现AI QOS功能，当按下AI QOS按键时，拨码按键电路100输出第二拨码按键信号，第二拨码按键信号可以是一个高电平的电压信号，当此信号到达主控制器200时，主控制器对MAC芯片中的DPI(Deep Packet Inspection，深度包检测)模块进行设置，以优先转发交换机芯片300中的视频帧。DPI模块，可以对通过交换机芯片300的数据包进行流分类,并将不同类型的数据包放入不同的优先级转发队列中。

本实施例中，AI QOS功能可优先处理网络中的视频数据，在网络拥塞的时候保障视频数据不卡顿，无延迟。当网络过载或拥塞时，QOS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。

QOS(Quality of Service，服务质量)指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力,是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QOS，比如Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要，当网络过载或拥塞时，QOS能确保重要业务量不受延迟或丢弃。

网络监控系统在我国的安防中占据了绝对的位置，在高清网络视频监控系统中，经常有客户反馈画面延时、卡顿等现象，造成这种现象的原因有很多，但大多数情况下还是交换机的配置不够合理，导致带宽不足造成的。通过本实用新型POE交换机中的AI QOS功能，不仅能够发挥监控网络应有的功能并能够有效减少资源的浪费。

本实施例中，所述PHY芯片具有第一传输速率模式和第二传输速率模式，所述第二传输速率模式的传输速率大于所述第一传输速率模式的传输速率，所述主控制器200在接收到第三拨码按键信号时，控制所述PHY芯片由所述第一传输速率模式切换为所述第二传输速率模式。其中，所述第二传输速率模式的传输速率可为10Mbps。

即便是高性能的POE交换机，满载稳定传输也只能到达150米，但通过在PHY芯片中设置两种传输速率模式，即第一传输速率模式和第二传输速率模式，并通过降低第二传输速率模式的传输速率可为10Mbps，即可实现POE交换机250米的远距离传输，实现方式简单，有效的代替了网络延长器设备的投入。

第三拨码按键信号对应实现AI EXTEND功能，当按下AI EXTEND按键时，拨码按键电路100输出第三拨码按键信号，第三拨码按键信号可以是一个高电平的电压信号，当此信号到达主控制器200时，主控制器通过配置PHY芯片的信号预加重功能，以增强PHY芯片的信号传输强度，另外将PHY芯片的宽带传输速率降低为10Mbps，以使该POE交换机获得更远的传输距离。

AI EXTEND，可以通过降低宽带传输速率，以提升网线传输距离。一般网线的传输距离为100米。例如，本实施例POE交换机可在网口电路500设置4个POE功能端口，通过将1-4端口宽带传输速率降为10Mbps，使其传输距离可达250米(视网线质量而定)。特定情况下需要250米远距离供电的环境下，可通过操作按键AI EXTEND来实现，通过这种方式可有效代替网络延长器设备的投入，减少工程成本。

第四拨码按键信号对应实现AI VLAN功能，当按下AI VLAN按键时，拨码按键电路100输出第四拨码按键信号，第四拨码按键信号可以是一个高电平的电压信号，当此信号到达主控制器200时，主控制器200通过配置MAC芯片的端口隔离模块，将每个下行端口配置为只能与上行端口通信。

本实施例中，AI VLAN，指在监控网络中，一键隔离网络环路、短路、广播风暴病毒引起的交换机死机，有效抑制网络风暴，提升网络性能；例如，本实施例POE交换机可在网口电路500设置4个POE网口，通过按键AI VLAN，即可将1-4网口相互隔离。

在局域网中，即使互相不通信，也会有很多广播信息在网络中传输，浪费带宽，尤其是网络规模比较大的时候，广播的数据就会很多，从而影响正常的通信，做端口隔离后可以使这些广播不能从其他端口转发，从而可以提高网络的效率。

另外，局域网病毒都是通过广播传输的，最典型的就是ARP病毒，通过做端口隔离可以控制病毒的传播，也可以使病毒无法攻击其他计算机。

可以理解的是，因为做端口隔离后，计算机之间不能进行通信，也就不会有信息泄露的事情发生，可以提高网络的安全性。

很多中小网络用户为了管理简单，就预留大量交换机带宽提高网络风暴的容忍能力，这样不仅增加了设备成本，而且不能解决根本问题，所以关键是要做端口隔离。

本实用新型POE交换机通过设置四位拨码按键电路100，使用户只要轻触交换机面板上的相应功能按键(四个按键中的一个或多个)，即可实现对应的功能，且用户可以根据具体场景需求自由切换不同的功能，提高了用户体验。

本实用新型通过设置四位拨码按键电路100，使四位拨码按键电路100的四个输出端与所述主控制器200的四个GPIO接口一一对应连接，从而使四位拨码按键电路100在接收到对应的操作指令后输出四种对应的拨码按键信号至主控制器200，主控制器分别与交换机芯片300和POE供电电路400通信连接，以使主控制器500在接收到其中一个或多个拨码按键信号时分别输出控制指令至交换机芯片300和POE供电电路400，交换机芯片300的多个MDI接口与网口电路500的多个POE网口一一对应连接，POE供电电路400的多个输出端与网口电路500的多个POE网口一一对应连接，进而使用户在切换四位拨码按键电路100中的一个或多个按键时，使该POE交换机实现对应的一个或多个功能。本实用新型解决了目前的POE交换机功能单一的问题。

参照图1，在一可选实施例中，所述交换机芯片300包括MAC芯片和PHY芯片，所述MAC芯片和PHY芯片一体封装设置，所述MAC芯片与所述PHY芯片通过MII总线通信连接。

本实施例中，交换机芯片300包括MAC芯片和PHY芯片。MAC，Media AccessControl，即媒体访问控制子层协议。该协议位于OSI七层协议中数据链路层的下半部分,主要负责控制与连接物理层的物理介质。以太网数据链路层包含MAC(介质访问控制)子层和LLC(逻辑链路控制)子层，该MAC芯片的作用就是用于实现MAC子层和LLC子层的功能。PHY是物理接口收发器,其用于实现物理层的功能。MII(Media Independent Interface，介质无关接口)，或称为媒体独立接口，它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。它包括一个数据接口，以及一个MAC芯片和PHY芯片之间用于通信的管理接口。

本实施例中，以太网媒体接入控制器(MAC)芯片和物理接口收发器(PHY)芯片可以整合进同一芯片，这样能去掉许多外接元器件。这种方案可使MAC和PHY实现很好的匹配，同时还可减小引脚数、缩小芯片面积。

参照图1，在一可选实施例中，所述主控制器200为MCU芯片。

本实施例中，主控制器400采用MCU来实现，在其他实施例中，主控制器400也可采用DSP、FPGA、单片机等微处理器来实现，此处不限。

参照图1，在一可选实施例中，所述网口电路500的POE网口至少为4个。

本实施例中，网口电路500可以设置四个、八个或16个具有POE功能的端口，该端口通过网线连接受电端设备(如：网络摄像机、IP电话、无线AP等)，再进行数据传输的同时并向其供电，同时，通过触控该POE交换机四位拨码按键电路100，并通过网口电路500的各端口即可实现对受电端设备的检测与控制。

本实用新型还提出一种网络通讯系统，所述网络通讯系统包括如上所述的POE交换机。该POE交换机的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在网络通讯系统中使用了上述POE交换机，因此，网络通讯系统的实施例包括上述POE交换机全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种POE交换机，其特征在于，该POE交换机包括四位拨码按键电路、主控制器、POE供电电路、交换机芯片以及网口电路，所述四位拨码按键电路具有四个输出端，所述主控制器具有四个GPIO接口，所述交换机芯片具有多个MDI接口，所述POE供电电路具有多个输出端，所述网口电路具有多个POE网口，所述四位拨码按键电路的四个输出端与所述主控制器的四个GPIO接口一一对应连接；所述主控制器分别与所述交换机芯片和所述POE供电电路通信连接；所述交换机芯片的多个MDI接口与所述网口电路的多个POE网口一一对应连接；所述POE供电电路的多个输出端与所述网口电路的多个POE网口一一对应连接；其中，

所述四位拨码按键电路，具有四种拨码动作，用于触发所述主控制器的四种预设控制功能。

2.如权利要求1所述的POE交换机，其特征在于，所述四位拨码按键电路包括用于输出触发所述主控制器在所述网口电路的端口闲置时间超过预设时长时控制受电设备重启的第一拨码按键信号的AI POE按键、触发所述主控制器控制所述交换机芯片优先进行视频帧转发的第二拨码按键信号的AI QOS按键、触发所述主控制器重新配置所述交换机芯片的宽带传输速率的第三拨码按键信号的AI EXTEND按键、触发所述主控制器控制所述交换机芯片自行隔离下行受电端口的第四拨码按键信号的AI VLAN按键。

3.如权利要求1所述的POE交换机，其特征在于，所述交换机芯片包括MAC芯片和PHY芯片，所述MAC芯片与所述PHY芯片通过MII总线通信连接，所述MAC芯片和PHY芯片一体封装设置。

4.如权利要求3所述的POE交换机，其特征在于，所述主控制器在接收到第三拨码按键信号时，控制所述PHY芯片由第一传输速率切换为第二传输速率，所述第二传输速率大于所述第一传输速率。

5.如权利要求4所述的POE交换机，其特征在于，所述第二传输速率模式的传输速率为10Mbps。

6.如权利要求1所述的POE交换机，其特征在于，所述主控制器通过I2C总线与所述POE供电电路连接。

7.如权利要求1所述的POE交换机，其特征在于，所述主控制器通过SMI串行总线与所述交换机芯片连接。

8.如权利要求1所述的POE交换机，其特征在于，所述主控制器为MCU。