智能poe電源供電系統(tǒng)及其高效poe電源管理方法
【專利摘要】智能POE電源供電系統(tǒng)，包括PSE設(shè)備和多個(gè)PD設(shè)備，其中PSE設(shè)備由POE電源模塊、POE控制單元、微控制單元、供電預(yù)處理單元、供電仲裁器；所述POE電源模塊與供電預(yù)處理單元連接，該供電預(yù)處理單元的輸出端分別與POE控制單元和供電仲裁器的輸入端連接；所述供電仲裁器的輸出端與主控單元連接，該主控單元與POE控制單元連接；所述POE控制單元的輸出端設(shè)有多個(gè)供電端口，其中供電端口與PD設(shè)備連接。本發(fā)明有效降低產(chǎn)品成本，本技術(shù)方案只需要使用一顆低端POE芯片，芯片具有基本探測、供電功能即可；系統(tǒng)功率利用率高，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)供電不足時(shí)，保證系統(tǒng)供電端口數(shù)量最大化、功率輸出最大化。
【專利說明】智能POE電源供電系統(tǒng)及其高效POE電源管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及智能POE電源供電系統(tǒng)及其高效POE電源管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]POE (Power on Ethernet,以太網(wǎng)供電)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)5類雙絞線布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作任何改動(dòng)的情況下，在為一些網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)信號的同時(shí)，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。POE技術(shù)能在確?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時(shí)保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作，一個(gè)完整的POE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備(PSE,Power Sourcing Equipment)和受電端設(shè)備(PD，Power Device)兩部分。PSE設(shè)備是為以太網(wǎng)客戶端設(shè)備供電的設(shè)備，同時(shí)也是整個(gè)POE以太網(wǎng)供電過程的管理者。而H)設(shè)備是接受供電的PSE負(fù)載，及POE系統(tǒng)的客戶端設(shè)備，如IP電話、網(wǎng)絡(luò)安全攝像機(jī)，以及掌上電腦(PDA)或移動(dòng)電話充電器等許多其他以太網(wǎng)設(shè)備。
[0003]一個(gè)完整的POE系統(tǒng)包括:PSE設(shè)備和多個(gè)H)設(shè)備，PSE設(shè)備進(jìn)一步包括POE電源模塊、主控單元、POE控制單元和以太網(wǎng)接口(如圖1所示)。目前POE供電系統(tǒng)中并沒有對電源管理做統(tǒng)一規(guī)定。主要的技術(shù)方案是MCU+P0E芯片，MCU通過I2C/SPI控制POE芯片是否對外輸出功率。PSE系統(tǒng)的供電管理、優(yōu)先級管理、功率管理等都由POE芯片硬件完成，軟件參與的工作較少。分析現(xiàn)有技術(shù)方案中存在以下問題:
[0004]I)、產(chǎn)品成本高:由于POE芯片要承擔(dān)大部分工作，所以POE每增加一項(xiàng)功能相應(yīng)的價(jià)格也會(huì)大幅增加。這些功能主要包括供電管理、優(yōu)先級管理、功率管理等。每一項(xiàng)功能會(huì)讓芯片價(jià)格上漲10-20%左右。
[0005]2)、功率利用率低:功率利用率主要由兩大因素決定，供電端口數(shù)量和已輸出功率大小。在已有支持優(yōu)先級競爭的電源管理技術(shù)方案中，當(dāng)系統(tǒng)剩余功率不滿足新接入高優(yōu)先級設(shè)備功率需要，會(huì)順序/隨機(jī)斷開低優(yōu)先級供電設(shè)備，再給接入設(shè)備供電。從而引發(fā)以下問題:a、當(dāng)?shù)蛢?yōu)先級端口功率總和低于接入設(shè)備功率要求，會(huì)出現(xiàn)低優(yōu)先級端口被全部斷開，而接入設(shè)備又不能供電的情況，導(dǎo)致供電紊亂，功率利用率降低。b、低優(yōu)先級端口中某一高消耗功率端口沒有被斷開，而其他多個(gè)低消耗功率端口被斷開，也會(huì)導(dǎo)致功率利用率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提供一種低成本、高效率、擴(kuò)展性強(qiáng)的智能POE電源供電系統(tǒng)及其支持優(yōu)先競爭的高效POE電源管理方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:智能POE電源供電系統(tǒng)，包括PSE設(shè)備和多個(gè)ro設(shè)備，其中PSE設(shè)備由POE電源模塊、POE控制單元、微控制單元、供電預(yù)處理單元、供電仲裁器；所述POE電源模塊與供電預(yù)處理單元連接，該供電預(yù)處理單元的輸出端分別與POE控制單元和供電仲裁器的輸入端連接；所述供電仲裁器的輸出端與主控單元連接，該主控單元與POE控制單元連接；所述POE控制單元的輸出端設(shè)有多個(gè)供電端口，其中供電端口與ro設(shè)備連接。
[0008]—種高效POE電源管理方法，采用所述智能POE電源供電系統(tǒng)的供電預(yù)處理單元和供電仲裁器，其中供電預(yù)處理單元的工作原理:
[0009]I)、供電預(yù)處理單元通過輪訓(xùn)方式查詢供電端口是否有ro設(shè)備接入并請求供電，若有ro設(shè)備接入并請求供電則進(jìn)入下一步；
[0010]2)、通過讀取對應(yīng)供電端口硬件信息，獲取接入H)設(shè)備的class級別；
[0011]3)、根據(jù)class級別計(jì)算接入設(shè)備需要功率大小(P〕，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為:Class0/3=15.4ff, Classl=4ff, Class2=7ff, Class4=30ff ；
[0012]4)、計(jì)算系統(tǒng)剩余功率Pa，計(jì)算公式為
【權(quán)利要求】
1.智能POE電源供電系統(tǒng)，包括PSE設(shè)備和多個(gè)ro設(shè)備，其中PSE設(shè)備由POE電源模塊、POE控制單元、微控制單元、供電預(yù)處理單元、供電仲裁器；其特這是，所述POE電源模塊與供電預(yù)處理單元連接，該供電預(yù)處理單元的輸出端分別與POE控制單元和供電仲裁器的輸入端連接；所述供電仲裁器的輸出端與主控單元連接，該主控單元與POE控制單元連接；所述POE控制單元的輸出端設(shè)有多個(gè)供電端口，其中供電端口與ro設(shè)備連接。
2.高效POE電源管理方法，采用所述智能POE電源供電系統(tǒng)的供電預(yù)處理單元和供電仲裁器，其中供電預(yù)處理單元的工作原理: D、供電預(yù)處理單元通過輪訓(xùn)方式查詢供電端口是否有ro設(shè)備接入并請求供電，若有PD設(shè)備接入并請求供電則進(jìn)入下一步； 2)、通過讀取對應(yīng)供電端口硬件信息，獲取接入H)設(shè)備的class級別； 3)、根據(jù)class級別計(jì)算接入設(shè)備需要功率大小(P》，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為:ClassO/3= 15.4W,Classl = 4W, Class2 = 7W, Class4 = 30W ； 4)、計(jì)算系統(tǒng)剩余功率Pa，計(jì)算公式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效POE電源管理方法，其特征是，所述智能POE電源供電系統(tǒng)根據(jù)供電端口優(yōu)先級(Lp)、系統(tǒng)剩余功率(Pa)、可用功率(Pt)、接口設(shè)備需要功率(PJ的信息進(jìn)行供電仲裁，該供電仲裁器工作原理如下: 1)、供電仲裁器獲取供電端口當(dāng)前優(yōu)先級，通過供電端口優(yōu)先級軟件保存的優(yōu)先等級，記錄為(Lp)； 2)、查詢系統(tǒng)中所有優(yōu)先級低于(Lp)的供電端口，保存供電端口的實(shí)際消耗功率； 3)、將上述步驟(2)中供電端口列表按照實(shí)際消耗功率按照從大到小進(jìn)行排序； 4)、將步驟(3)排序后的功率列表存入能量盒中，并依次進(jìn)行編號(0-n)； 5)、取能量:從能量盒中取能量，工作原理如下: (i )如能量盒為空，供電端口競爭失敗，放棄為端口供電，直接跳轉(zhuǎn)到步驟(9)處理結(jié)束，如能量盒存有能量，跳轉(zhuǎn)至下一步； (? )先取能量盒中優(yōu)先級最低的端口，同等優(yōu)先級中取實(shí)際消耗功率最大者，由于在步驟(3)中已經(jīng)按照功率大小進(jìn)行排序，所以同等優(yōu)先級中取編號較小者即可。記錄功率為P」，記錄端口號iPort ；



(iii)計(jì)算可用功率己，計(jì)算公式如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效POE電源管理方法，其特征是，所述供電仲裁器在仲裁過程中，步驟(5)中的斷電順序，先斷開優(yōu)先級最低，同等優(yōu)先級選擇斷開消耗功率最接近需求功率，即接口設(shè)備需 要功率(匕)與可用功率(Pt)之差。
【文檔編號】H04L12/24GK103944739SQ201410116303
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】羅江君 申請人:深圳市邁騰電子有限公司