反向供电技术在宽带接入网的应用

IEEE 802.3af标准通过以太网数据线对或备用线对来实现以太网设备供电。采用基于以太网供电的IEEE 802.3af标准，如IP电话、无线接入点等功率小于12.95W的设备都可通过一根传输以太网数据的CAT-5电缆来提供电源。以太网供电不仅去除了 讨厌的壁式变压器，还有助于推出一整套新的设备，这些设备结合了数据和电源接口。

    

以太网供电开始于能提供电源的供电设备(PSE)，该设备通过测量其共模终端来检测需要供电的设备。一个有效的受电设备(PD)必须具有一个25kΩ共模 电阻的“检测特征”。PSE用一个称为分级的第二次测量来判断PD的峰值功率要求，掌握了这一信息后PSE就能对那些需要供电的设备提供电源，而不会损坏 不需要供电的设备，并能有效地分配可用功率。一旦PD在接收电源(一般为48V直流)时，消耗的功率能高达12.95W。如果PD一直未接入或处于关断状 态，PSE就停止输送电源，并不断检测有效PD的25kΩ电阻特征电阻。以太网供电连接完全由PSE来进行控制，共模或端口电压(VPORT)向PD传递 链路状态相关信息。

 

通常的做法是定义交换机/ONU是供电方，用户端为受电方(PD)。反向馈电产品定义交换机/ONU为受电方(PD)(也可能是供电方 (PSE))，用户端为供电方(PSE)。IEEE802.3af定义终端可以是不同类型的负载终端，而反向馈电产品定义用户终端为统一的设备。

 

用户端馈电以太网交换机/ONU参照POE原理，定义了反向POE，即PSE为用户端供电设备，PD受电设备为以太网交换机/ONU，多个 PSE可同时对一台PD供电。也称为多点对一点的复接馈电方式。同时PD具有二级串联供电功能，在一级受电交换机/ONU和二级受电交换机/ONU的双绞 线级联100米范围内，一级受电交换机/ONU可同时作为供电PSE，对二级受电交换机/ONU供电。

 

系统框图如下【箭头为电力输送方向】：

 

本系统采用1到多个PSE馈电，每一用户端安装一只PSE，当有一个用户上网，则只有一只PSE对交换机/ONU供电。交换机/ONU仅有供电 端口相对应的信号端口和上联端口打开，建立链路。其它端口都处于休眠状态，也没有功耗产生。当有多个用户上网，则有多只PSE对交换机/ONU并联供电， 此时相对应的信号端口也被激活。当没有用户上网时，则停止对交换机/ONU供电，交换机/ONU处于关闭状态(Power Down Saving)。

 

PSE具有自动侦测线路长度，阻抗等功能，能根据其连接的线路长度阻抗等自动调节其输出功率，与PD端电源模块配合，达到功率均衡的功能，即当 有N个PSE同时对交换机/ONU供电时，每个PSE对交换机/ONU提供的功率为交换机/ONU所需功耗的1/N。每个PSE提供的功率误差在5%以 内。

PSE具有短路自保护功能。PSE侦测到线路中有短路时，自动切断输出电源，并给出告警。

当线路中有断路时，PSE给出告警指示。

PSE具有软启动功能，由于用户端的开启/关闭是随机的，软启动可以避免电源的浪涌脉冲干扰交换机/ONU正常工作。

 

受电端交换机/ONU具有对外供电的功能，交换机/ONU的上联端口如果为电口，则具有对再上级交换机/ONU供电的功能，两级交换机/ONU的连接距离不超过100米，则下级交换机/ONU通过其级联端口可提供对上级交换机/ONU的供电。

 

交换机/ONU通过判断与其级联的PSE是否供电，决定与其相连接的交换端口是否打开。其实现原理是交换机/ONU内控制电路通过读每个端口的 电平状态，然后通过控制PHY的端口的开关来实现交换机/ONU端口的开关。没有打开的端口处于关闭状态;这样只有打开的端口在工作。目的是：

如果只有一个用户在上网，只有一个交换机/ONU的端口在打开，其余端口处于节电关闭模式极大节约了功耗。

即使有用户在上网，给交换机/ONU提供电源，其他用户也必须通过PSE设备上网，防止由于最初上网用户下线造成交换机/ONU无故停机。引发不必要的用户投诉。

 

 

模式一：用户PC联接PSE，PSE通过5类线连接用户馈电ONU，并给用户馈电ONU提供工作电源。

模式二：用户PC联接PSE，PSE通过5类线连接用户馈电交换机，为用户馈电交换机提供工作电源，用户馈电交换机通过1端口上连到用户馈电ONU，通过1端口给ONU提供工作电源。

 

入户采用1根五类线。必须按照EIA/TIA568A或EIA/TIA568B标准制作水晶头。每个用户1根五类线，其中4芯用于数据传输，2芯用于电源正极，2芯用于电源负极(详见附表)。

 

 

用户端口电流检测认证，用户必须通过PSE，且PSE正确连接电源，才可以正常接入。目前新的反向供电设备，在设计中增加了端口认证功能，即用户不通过用户模块，或者用户模块不接电的情况下，用户网卡为断开状态，只有正确通过用户模块接入，才可以正常上网。