电压平均分配方法、系统及多端口受电设备

摘要

本发明公开了一种电压平均分配方法、系统及多端口受电设备。其中，该方法包括在各馈电设备上电后，多端口受电设备周期地向各馈电设备发送查询消息以查询各馈电设备的输出电压值；在接收到各馈电设备反馈的输出电压值后，多端口受电设备检测自身接收到的来自各馈电设备的电压值；根据检测到的来自各馈电设备的电压值和各馈电设备的输出电压值确定各馈电设备至多端口受电设备之间的以太网线缆路径损耗；根据路径损耗和多端口受电设备检测到的平均电压值分别计算得出各馈电设备的期望输出电压值，并将各馈电设备的期望输出电压值分别发送至各馈电设备以控制各馈电设备的输出电压值。本发明提高了宽带接入终端设备反向以太网供电的合理性与公平性。

说明书

技术领域

本发明涉及宽带接入网络，特别地，涉及一种电压平均分配方法、 系统及多端口受电设备。

背景技术

目前在大规模宽带接入网建设过程中发现，部分位置接入终端设备 取电困难，造成无法安装，即使勉强安装的也是装维人员布放了220V电 源线，存在安装效率低的问题。而反向以太网供电技术则可以通过以太 网线传输电源，依靠以太网馈电设备(Power over Ethernet，PoE)将 220V的电源变压为低压直流电，并与以太网数据信号共同在五类线内进 行传输，达到反向供电的目的。

但是，由于五类线传输性能以及反向以太网馈电设备均存在差异性， 所以导致反向以太网系统内部无法实现电源的平均分配，从而使得某些 宽带接入用户用电量多、电费高，而其他用户用电量小甚至不用供电也 能使用宽带业务，电费低，对用户不具有公平性。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种电压平均分配方法、系统 及多端口受电设备，能够在反向以太网供电系统内实现电压的平均分配。

根据本发明的一方面，提出了一种电压平均分配方法，包括在各馈 电设备上电后，多端口受电设备周期地向各馈电设备发送查询消息以查 询各馈电设备的输出电压值；在接收到各馈电设备反馈的输出电压值后， 多端口受电设备检测自身接收到的来自各馈电设备的电压值；根据检测 到的来自各馈电设备的电压值和各馈电设备的输出电压值确定各馈电设 备至多端口受电设备之间的以太网线缆路径损耗；根据路径损耗和多端 口受电设备检测到的平均电压值分别计算得出各馈电设备的期望输出电 压值，并将各馈电设备的期望输出电压值分别发送至各馈电设备以控制 各馈电设备的输出电压值。

根据本发明的另一方面，还提出了一种多端口受电设备，包括电压 查询单元，用于在各馈电设备上电后，周期地向各馈电设备发送查询消 息以查询各馈电设备的输出电压值；电压检测单元，与电压查询单元相 连，用于在接收到各馈电设备反馈的输出电压值后，检测自身接收到的 来自各馈电设备的电压值；路径损耗确定单元，与电压查询单元和电压 检测单元相连，用于根据检测到的来自各馈电设备的电压值和各馈电设 备的输出电压值确定各馈电设备至多端口受电设备之间的以太网线缆路 径损耗；期望值确定单元，与路径损耗确定单元相连，用于根据路径损 耗和多端口受电设备检测到的平均电压值分别计算得出各馈电设备的期 望输出电压值，并将各馈电设备的期望输出电压值分别发送至各馈电设 备以控制各馈电设备的输出电压值。

根据本发明的又一方面，还提出了一种电压平均分配系统，包括多 端口受电设备；多个馈电设备，分别通过以太网线缆与多端口受电设备 相连，用于为多端口受电设备提供电源、与多端口受电设备交互、以及 接受多端口受电设备对输出电压的控制。

本发明提供的电压平均分配方法、系统及多端口受电设备，通过测 量各馈电设备至多端口受电设备之间的以太网线缆路径损耗来控制各馈 电设备的电压输出，使得到达多端口受电设备时的各路电压相同，从而 实现了系统内部的电压平均分配。本发明提高了宽带接入终端设备反向 以太网供电的合理性、公平性、安全性，有利于促进基于反向以太网供 电技术在宽带接入网络中的广泛推广和应用，在实现宽带接入网建设的 同时创造较好的社会效益及经济效益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的 一部分。在附图中：

图1是本发明通过反向以太网进行供电的示意图。

图2是本发明电压平均分配方法的一个实施例的流程示意图。

图3是本发明的电源操作维护OAM协议帧格式示意图。

图4是本发明电压平均分配方法的另一实施例的流程示意图。

图5是本发明多端口受电设备的一个实施例的结构示意图。

图6是本发明多端口受电设备的另一实施例的结构示意图。

图7是本发明电压平均分配系统的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例 性实施例。本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，但并不构 成对本发明的不当限定。

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。

图1是本发明通过反向以太网进行供电的示意图。

如图1所示，为解决基于宽带接入终端安装取电困难的问题，可 以通过反向以太网供电的方法为终端供电，具体地，用户各侧馈电设 备(Power Sourcing Equipment，PSE)，即，图1中以太网线缆右 边部分的设备，将220V交流电转换为低压直流电，连同以太网数据 信号(例如，可以包括用户以太网上点到点协议(Point-to-Point  Protocol over Ethernet，PPPoE)上网、网络电视(Internet Protocol  Television，IPTV)、IP话音(Voice over IP，VOIP)等业务的以太 网数据)进行叠加(即，将电压也以一定频率调制到以太网线缆上与 数据信号一起传输)后一起在以太网线缆的1/2、3/6或4/5、7/8线对 上传输。此外，在远端/室外侧配置受电设备(Power Device，PD)， 即，图1中以太网左边部分的设备，同时接收以太网数据和低压直流 电，并将低压直流电和数据信号进行分离。将低压直流电转换为终端 所需要的直流电源实现宽带接入终端反向供电。但是当为多端口宽带 接入终端反向供电时，由于各五类线传输性能、反向以太网供电装置 存在差异性，造成部署在用户侧的多个PSE为多端口PD供电时无法 保证平均供电的电源分配。为实现电源平均分配，本发明的下述实施 例在原有系统中的PSE和PD设备中增加了相关硬件芯片，每个PSE 和PD设备具备独立的媒质接入控制层(Mdium Access Control， MAC)地址，可以用于实现PD对PSE的维护和管理，例如，通过操 作管理和维护(Operation，Administration and Maintenance，OAM) 消息交互完成电压、电流等数值的查询、返回、配置等操作。此外， 还可以用于检测PSE的故障，一旦PSE集成了锂电池后还需要对电 池进行日常维护、检测等工作。

本发明的下述实施例面向宽带接入网多用户终端，利用反向以太 网供电技术实现供电系统中各馈电设备的电压平均分配，具体地，基 于电源的操作维护协议实现多端口受电设备对各馈电设备电源特性的 检测，结合多端口受电设备接收到的电源性能，通过合理算法控制各 馈电设备的电源输出，以实现电源电压的平均分配。

图2是本发明电压平均分配方法的一个实施例的流程示意图。

如图2所示，该实施例可以包括以下步骤：

S202，在各馈电设备上电后，多端口受电设备周期地向各馈电设备 发送查询消息以查询各馈电设备的输出电压值(即，图1所示的节点2 处的电压值)；

S204，在接收到各馈电设备反馈的输出电压值后，多端口受电设备 检测自身接收到的来自各馈电设备的电压值；

S206，根据检测到的来自各馈电设备的电压值和各馈电设备的输出 电压值确定各馈电设备至多端口受电设备之间的以太网线缆路径损耗；

S208，根据路径损耗和多端口受电设备检测到的平均电压值分别计 算得出各馈电设备的期望输出电压值，并将各馈电设备的期望输出电压 值分别发送至各馈电设备以控制各馈电设备的输出电压值。

该实施例通过测量各馈电设备至多端口受电设备之间的以太网线缆 路径损耗来控制各馈电设备的电压输出，使得到达多端口受电设备时的 各路电压相同，从而实现了系统内部的电压平均分配。本发明提高了宽 带接入终端设备反向以太网供电的合理性、公平性、安全性。

为了提高传输效率，各馈电设备将直流电信号和数据信号混合后通 过以太网线缆传输至多端口受电设备；多端口受电设备在接收到来自各 馈电设备的混合信号后，将直流电信号和数据信号进行分离，并利用直 流电信号实现对多端口受电设备的反向供电。

此外，多端口受电设备与各馈电设备利用操作维护协议实现相互之 间的交互，在多端口受电设备与各馈电设备进行交互时，通过每个设备 的MAC地址识别相应的设备。

具体地，本发明参考了IEEE 802.3标准的OAM协议，定义了实现 电源管理维护的OAM协议及相关协议帧，用于在反向以太网供电系统 内实现对多端口PD受电设备和PSE馈电设备的电源检测和控制。为实 现该目的，本发明的实施例基于OAM协议格式全新定义了多端口PD受 电设备和PSE馈电设备之间的维护管理交互消息。

图3是本发明的电源操作维护OAM协议帧格式示意图。

如图3所示，对OAM协议帧格式说明如下：

目的地址(Destination Address)：PD或PSE设备的MAC地址；

源地址(Source Address)：PSE或PD设备的MAC地址；

Length/Type：OAM分组数据单元(Packet Data Unit，PDU)采 用Type编码，Type主要标识该消息的类型，例如，在无源光网络中该 字段可以为0x8809，用于标识该OAM消息为一个慢协议帧；

Data/PAD：这个字段用于标识OAM协议帧的有效载荷，包含机构 唯一标识(OUI)、扩展操作码(Ext.Opcode)、载荷(Payload)。

其中，OUI可以用于指示中国电信的机构标识符，目前预留未定； Ext.Opcode用于指示PD查询PSE的电压属性、PSE返回PD的电压属 性、PD配置PSE的电压属性以及PSE返回PD设置是否成功的属性， 例如，Ext.Opcode＝03标识PD配置PSE，其他定义为：01标识PD查询 PSE，02标识PSE反馈PD的查询，04标识PSE反馈PD的设置是否成 功等；Payload用于指示PD设置PSE的有效电压属性、以及PSE返回 PD所查询的电压等属性。

下述表1和表2为本发明实施例定义的PD和PSE之间的查询及配 置的字段描述示例：

表1

表2

其中，检测PSE输入电压是否为220V可以了解PSE上电是否正常； 检测PSE输出电压可以了解有无故障导致无法保证直流输出到以太网线 缆上，检测PSE输出电流可以了解PoE系统工作电流是否安全，电流过 高会导致以太网线缆老化、短路等故障。

图4是本发明电压平均分配方法的另一实施例的流程示意图。

如图4所示，该实施例可以包括以下步骤：

S402，当PSE上电后，PD周期性地发送查询信息以查询各PSE在 节点2处的输出电压值V_PSE1、V_PSE2…V_PSEn，在查询消息的Ext.Opcode 字段会描述该OAM消息为查询消息，其payload字段没有值，可以填0；

S404，当PD接收到PSE反馈的输出电压后，再次检测PD端的接 收电压V_PD1、V_PD2…V_PDn(经过以太网线缆传输)；

S406，由于(1)PSE本身出厂时的输出电压可能不一致，存在一定 的误差，(2)经过长期使用后，输出电压也会漂移，(3)经过以太网 线缆传输后，由于不同用户的以太网线缆的材质不一样，电阻不同导致 损耗不同，到达PD的电压也不一样(4)由于每个用户室内布线长度也 不一样，网线电阻值也会有差异，导致存在电压差，所以，PD端可以通 过公式ΔV_PDn＝V_PSEn-V_PDn计算得到各PSE到PD之间的电压差：ΔV_PD1、 ΔV_PD2…ΔV_PDn；

S408，通过下述方法调整各PSE的输出电压，保证到达PD端的电 压值一致(允许有一定误差)，以实现电源电压的平均分配：

a)计算出PD端的平均接收电压：

Vp＝(V_PD1+V_PD2+…+V_PDn)/n；

b)基于电源维护管理协议对各PSE输出电压进行控制，将各PSE 的输出电压调整到：

V_PSE1’＝Vp+ΔV_PD1

V_PSE2’＝Vp+ΔV_PD2

…

V_PSEn’＝Vp+ΔV_PDn。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述方法实施例的全部和部分 步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计 算设备可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例 的步骤，二前述的存储介质可以包括ROM、RAM、磁碟和光盘等各种 可以存储程序代码的介质。

图5是本发明多端口受电设备的一个实施例的结构示意图。

如图5所示，该实施例的多端口受电设备50可以包括：

电压查询单元51，用于在各馈电设备上电后，周期地向各馈电设备 发送查询消息以查询各馈电设备的输出电压值；

电压检测单元52，与电压查询单元51相连，用于在接收到各馈电 设备反馈的输出电压值后，检测自身接收到的来自各馈电设备的电压值；

路径损耗确定单元53，与电压查询单元51和电压检测单元52相连， 用于根据检测到的来自各馈电设备的电压值和各馈电设备的输出电压值 确定各馈电设备至多端口受电设备之间的以太网线缆路径损耗；

期望值确定单元54，与路径损耗确定单元53相连，用于根据路径 损耗和多端口受电设备检测到的平均电压值分别计算得出各馈电设备的 期望输出电压值，并将各馈电设备的期望输出电压值分别发送至各馈电 设备以控制各馈电设备的输出电压值。

该实施例通过测量各馈电设备至多端口受电设备之间的以太网线缆 路径损耗来控制各馈电设备的电压输出，使得到达多端口受电设备时的 各路电压相同，从而实现了系统内部的电压平均分配。本发明提高了宽 带接入终端设备反向以太网供电的合理性、公平性、安全性。

图6是本发明多端口受电设备的另一实施例的结构示意图。

如图6所示，与图5中的实施例相比，该实施例的多端口受电设备 60还可以包括：

信号分离单元61，与电压检测单元52相连，用于在接收到来自各馈 电设备的混合信号后，将其中的直流电信号和数据信号进行分离，并利 用直流电信号实现对多端口受电设备的反向供电。

此外，上述实施例的多端口受电设备利用操作维护协议实现与各馈 电设备的交互，在交互时，多端口受电设备通过MAC地址识别各馈电 设备。

图7是本发明电压平均分配系统的一个实施例的结构示意图。

如图7所示，该实施例的电压平均分配系统70可以包括：

多端口受电设备71，具体地，其可以通过图5或图6中的实施例实 现；

多个馈电设备72，分别通过以太网线缆与多端口受电设备相连，用 于为多端口受电设备提供电源、与多端口受电设备交互、以及接受多端 口受电设备对输出电压的控制。

在多端口受电设备与多个馈电设备交互时，各馈电设备和多端口受 电设备均通过MAC地址相互识别。

本发明基于电源维护管理协议完成电源检测和控制，通过合理的算 法实现电源平均分配。该发明主要优点有：实现方便、使用简单、稳定 可靠、安全易用、特别适用于对多端口宽带接入终端实现反向以太网供 电等场所。因该发明所带来的应用易用性和易推广型特别强，可以带来 可观的社会效益及经济效益。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说 明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同和相似的部分 可以相互参见。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似， 所以描述的比较简单，相关之处可以参见方法实施例部分的说明。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明， 但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不 是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离 本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范 围由所附权利要求来限定。