CN101282275B - 远距离通讯以太网***以及中继器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种远距离通讯以太网***，该***包括相互通讯的第一以太网设备和第二以太网设备，还包括中继器；其中，所述第一以太网设备和第二以太网设备中的一个是普通以太网设备，另一个是普通以太网设备或距离增强型以太网设备；所述第一以太网设备和所述第二以太网设备通过中继器进行互通；所述中继器，用于进行普通以太网数据和距离增强型以太网数据之间的相互转换。本发明还公开了一种远距离通讯以太网***中的中继器。使用本发明能够实现两个以太网设备在其中至少一个是普通以太网设备且二者之间的工作距离大于100米情况下的互通。

Description

远距离通讯以太网***以及中继器
技术领域
本发明涉及网络供电技术，具体涉及远距离通讯以太网***，以及该***中的中继器。
背景技术
以太网***中的两个以太网设备之间通过网线直接连接，两个以太网设备之间为普通以太网链路且工作距离限制在100米之内。为了实现大于100米的远距离以太网通讯，目前已经出现了距离增强型以太网设备，该距离增强型以太网设备采用先进的编码方法以降低以太网数据的码元速率，进而将以太网的工作距离由100米拓展到500米甚至更远，两个距离增强型以太网设备之间为承载距离增强型以太网数据的距离增强型以太网链路。但是，远距离以太网通讯需要通讯两端都是距离增强型以太网设备，且通过网线直接相连。而现有大量的以太网设备是采用普通以太网技术构建的，因此当需要远距离通讯的两个以太网设备中至少有一个是普通以太网设备时，二者就无法正常互通。
目前，IEEE标准委员会发布的IEEE802.3af-2003标准所定义以太网供电(POE，Powered over Ethernet)技术也是建立在通讯两设备类型相同且直接相连的基础上。POE技术是通过具有4对屏蔽双绞线的电缆对数据终端设备进行供电的技术。图1至图3示出了IEEE802.3af-2003标准定义的3种POE***。图1为现有技术中末端跨接(Endpoint PSE)方案A的POE***结构示意图，如图1所示，该POE***包括供电设备(PSE，Power SourcingEquipment)单元11和受电设备(PD，Powered Device)单元31。PSE单元11设置在作为供电方的网络交换设备10中，该网络交换设备10可以是集线器、交换机、路由器等设备；PD单元31设置在作为受电方的受电终端30中，该受电终端30可以是IP电话机、无线局域网接入点(AP，AccessPoint)、网络摄像机等以太网数据终端。网络交换设备10与受电终端30之间通过网线20直接相连。网线20中的1/2芯、3/6芯、4/5芯和7/8芯分别构成双绞线。10Mbps和100Mbps以太网***采用网线中的一对或两对双绞线传输以太网数据，而1000Mbps以太网采用4对双绞线传输以太网数据。以采用两对双绞线传输以太网数据为例，网线20中的1/2芯和3/6芯构成的双绞线作为数据线对，4/5芯和7/8芯构成的双绞线保持不使用，为空闲线对。网络交换设备10的两个数据线对13分别与网线中的两个数据线对22通过变压器12耦接，PSE11的正负电源输出端分别与两个变压器12的中间抽头相连，从而将供电电源施加在两个数据线对22之间。数据线对22同时承载以太网数据和供电电源，以太网数据是交流信号，供电电源是直流信号，可以通过不同频率相区分。受电终端30的两个数据线对33分别与网线中的两个数据线对22通过变压器32耦接，PD单元31与两个变压器32的中间抽头相连，从两个数据线对22之间获取供电电源。
图1示出的末端跨接方案A是采用数据线对22承载供电电源的实现方式，图2示出了末端跨接方案B中采用空闲线对24承载供电电源的实现方式。参见图2，与图1不同之处在于，PSE单元11的正负电源输出端分别与两个空闲线对24相连，从而将供电电源施加在两个空闲线对24之间；那么数据线对22只用于传输以太网数据，PD单元31直接从空闲线对24之间获取供电电源。图1和图2都是将PSE单元11设置在网络交换设备10中，因此称为末端跨接方案，图3为将PSE单元11设置在中间设备中的中间跨接(Mid span)方案。
图3为现有技术中中间跨接方案的POE***结构示意图。如图3所示，该***中的PSE单元11设置在中间跨接***设备40中，PSE单元11输出直流供电电源施加在两个空闲线对24之间，那么PD31需要从两个空闲线对24之间获取电源。
以上三种方案中，无论是采用数据线对供电，还是采用空闲线对供电，PSE单元11所在设备均通过网线直接连接PD单元31所在设备。因此，当PSE单元11所在设备和PD单元31所在设备中至少有一个是普通以太网设备，且二者之间的工作距离大于100米时，就无法采用现有的POE***对PD供电。
综上所述，在现有的以太网***中，如果两个以太网设备中至少一个是普通以太网设备且二者之间的工作距离大于100米，那么这两个以太网设备无法正常数据互通，也无法采用现有的POE技术实现以太网供电。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种远距离通讯以太网***，能够实现两个以太网设备在其中至少一个是普通以太网设备且二者之间的工作距离大于100米情况下的互通。
该远距离通讯以太网***包括相互通讯的第一以太网设备和第二以太网设备，还包括中继器；
所述第一以太网设备和第二以太网设备中的一个是普通以太网设备，另一个是普通以太网设备或距离增强型以太网设备，其中，所述第一以太网设备为以太网供电设备，所述第二以太网设备为以太网受电终端；
所述第一以太网设备和所述第二以太网设备通过中继器进行互通；
所述中继器，用于进行普通以太网数据和距离增强型以太网数据之间的相互转换，并进一步用于将以太网供电设备提供的供电电源向以太网受电终端传输，具体为，所述中继器包括第一接口单元、数据中继单元和第二接口单元，所述第一接口单元和第二接口单元为普通以太网接口单元和距离增强型以太网接口单元中的一个和另一个，所述第一接口单元，用于对所接收的双向以太网数据进行自身接口类型下的物理层处理，将来自所述以太网供电设备的供电电源通过电源传输通道发送到第二接口单元中，所述数据中继单元，用于将来自第一接口单元的以太网数据传递给第二接口单元，将来自第二接口单元的以太网数据传递给第一接口单元，所述第二接口单元，用于对所接收的双向以太网数据进行自身接口类型下的物理层处理，将来自第一接口单元的供电电源向以太网受电终端发送；
其中，
所述距离增强型以太网接口单元包括第一连接器、第一耦合器组和距离增强型以太网物理层芯片；所述普通以太网接口单元包括第二连接器、第二耦合器组和普通以太网物理层芯片；
所述第一连接器与距离增强型以太网链路相连；
所述第一耦合器组，将第一连接器中承载距离增强型以太网数据的线对耦接至距离增强型以太网物理层芯片；将第一连接器中承载供电电源的线对连接至第二连接器中承载供电电源的线对；
所述距离增强型以太网物理层芯片，用于对双向以太网数据进行距离增强型以太网物理层处理；
所述第二连接器与普通以太网链路相连；
所述第二耦合器组，将第二连接器中承载普通以太网数据的线对耦接至所述普通以太网物理层芯片；
所述普通以太网物理层芯片，用于对双向以太网数据进行普通以太网物理层处理。
所述第一以太网设备和第二以太网设备均为普通以太网设备；该***包括两个中继器；
其中一种情况为：所述第一以太网设备通过承载普通以太网数据的普通以太网链路与其中一个中继器相连，第二以太网设备通过普通以太网数据的普通以太网链路与另一个中继器相连，所述两个中继器通过承载距离增强型以太网数据的距离增强型以太网链路互连。
其中另一种情况为：所述第一以太网设备为距离增强型以太网设备，所述第二以太网设备为普通以太网设备；所述第一以太网设备通过承载距离增强型以太网数据的距离增强型以太网链路与中继器相连，第二以太网设备通过承载普通以太网数据的普通以太网链路与所述中继器相连。
其中，所述中继器包括第一接口单元、数据中继单元和第二接口单元；第一接口单元和第二接口单元为普通以太网接口单元和距离增强型以太网接口单元中的一个和另一个；
所述第一接口单元，用于对所接收的双向以太网数据进行自身接口类型下的物理层处理，将来自所述以太网供电设备的供电电源通过电源传输通道发送到第二接口单元中；
所述数据中继单元，用于将来自第一接口单元的以太网数据传递给第二接口单元，将来自第二接口单元的以太网数据传递给第一接口单元；
所述第二接口单元，用于对所接收的双向以太网数据进行自身接口类型下的物理层处理，将来自第一接口单元的供电电源向以太网受电终端发送。
其中，所述距离增强型以太网接口单元包括第一连接器、第一耦合器组和距离增强型以太网物理层芯片；所述普通以太网接口单元包括第二连接器、第二耦合器组和普通以太网物理层芯片；
所述第一连接器与距离增强型以太网链路相连；
所述第一耦合器组，将第一连接器中承载距离增强型以太网数据的线对耦接至距离增强型以太网物理层芯片；将第一连接器中承载供电电源的线对连接至第二连接器中承载供电电源的线对；
所述距离增强型以太网物理层芯片，用于对双向以太网数据进行距离增强型以太网物理层处理；
所述第二连接器与普通以太网链路相连；
所述第二耦合器组，将第二连接器中承载普通以太网数据的线对耦接至所述普通以太网物理层芯片；
所述普通以太网物理层芯片，用于对双向以太网数据进行普通以太网物理层处理。
较佳地，所述中继器进一步包括受电设备PD单元，用于从所述电源传输通道上获取供电电源，将获取的供电电源的电压转换为所在中继器的工作电压，作为所在中继器的工作电源。
较佳地，该***中，所述中继器的PD单元与所述以太网受电终端中的PD单元并联等效为综合PD；
所述中继器的PD单元包括在位指示等效电阻调节电路；
所述在位指示等效电阻调节电路被设置为令所在PD单元在PD在位检测阶段呈现为预设等效电阻值，该预设等效电阻值令所述综合PD的在位指示等效电阻符合IEEE802.3af标准要求。
较佳地，所述中继器的PD单元进一步包括：功耗指示等效电流调节电路和/或启动冲击电流调节电路；
所述功耗指示等效电流调节电路被设置为，令其所在PD单元在PD功耗检测阶段呈现为预设等效电流值，该预设等效电流值令所述综合PD的功耗指示等效电流符合IEEE802.3af标准要求；
所述启动冲击电流调节电路被设置为，令其所在PD单元在供电开启阶段的启动冲击电流小于预设最大启动电流值，该预设最大启动电流值令所述综合PD的启动冲击电流符合IEEE802.3af标准要求。
较佳地，所述预设等效电阻值大于265K欧姆；所述预设等效电流值小于0.5mA；所述预设最大启动电流值小于18，等效电容产生的冲击电流。
本发明还提供了一种远距离通讯以太网***中继器，能够实现两个以太网设备在其中至少一个是普通以太网设备且二者之间的工作距离大于100米情况下的互通。
该中继器包括普通以太网接口单元、数据中继单元和距离增强型以太网接口单元；
所述普通以太网接口单元，与外部普通以太网链路相连，对所接收的双向以太网数据进行普通以太网物理层处理；
所述数据中继单元，用于将来自普通以太网接口单元的以太网数据传递给距离增强型以太网接口单元，将来自距离增强型以太网接口单元的以太网数据传递给普通以太网接口单元；
所述距离增强型以太网接口单元，与外部距离增强型以太网链路相连，对所接收的双向以太网数据进行距离增强型以太网物理层处理；
其中，所述距离增强型以太网接口单元包括第一连接器、第一耦合器组和距离增强型以太网物理层芯片；所述普通以太网接口单元包括第二连接器、第二耦合器组和普通以太网物理层芯片；
所述第一连接器与外部的距离增强型以太网链路相连；
所述第一耦合器组，将第一连接器中承载距离增强型以太网数据的线对耦接至距离增强型以太网物理层芯片；将第一连接器中承载供电电源的线对连接至第二连接器中承载供电电源的线对，形成电源传输通道；
所述距离增强型以太网物理层芯片，用于对所接收的双向以太网数据进行距离增强型以太网物理层处理；
所述第二连接器与外部普通以太网链路相连；
所述第二耦合器组，将第二连接器中承载普通以太网数据的线对耦接至所述普通以太网物理层芯片；
所述普通以太网物理层芯片，用于对所接收的双向以太网数据进行普通以太网物理层处理。
其中，所述第一耦合器组包括4个耦合器，所述第二耦合器组包括两个耦合器；
所述第一耦合器组中，承载供电电源的两个耦合器分别与第一连接器中承载供电电源的两个线对对应相连，该承载供电电源的两个耦合器的中间抽头分别与第二耦合器组中两个耦合器的中间抽头对应相连，或者该承载供电电源的两个耦合器的中间抽头分别与第二连接器中的两个空闲线对对应相连。
其中，所述第一连接器中承载距离增强型以太网数据的线对和承载供电电源的线对为相同线对或不同线对；所述第二连接器中承载普通以太网数据的线对和承载供电电源的线对为相同线对或不同线对。
较佳地，所述电源传输通道中进一步包括隔离电感。
较佳地，所述中继器进一步包括PD单元，用于从所述电源传输通道上获取供电电源，将获取的供电电源的电压转换为所在中继器的工作电压，作为所在中继器的工作电源。
较佳地，该中继器作为以太网供电POE***的数据和供电电源中继时，所述PD单元与所在POE中以太网受电终端的PD单元和其它中继器的PD单元并联等效为综合PD；
所述PD单元包括整流器、PD控制电路模块和电源变换电路模块；
所述整流器，用于整流从电源传输通道获得的供电电源；
PD控制电路模块包括主控制电路和在位等效电阻调节电路；
所述主控制电路，用于将整流后的供电电源提供给电源变换电路模块，实现PD检测中相关控制操作；
所述在位等效电阻调节电路被设置为，令其所在PD控制电路模块在PD在位检测阶段呈现为预设等效电阻值，该预设等效电阻值令所述综合PD的在位指示等效电阻符合IEEE802.3af标准要求；
电源变换电路模块，用于将来自PD控制电路模块的供电电源电压转换为所在中继器的工作电压，作为所在中继器的工作电源。
较佳地，所述PD控制电路模块进一步包括：功耗指示等效电流调节电路和/或启动冲击电流调节电路；
所述功耗指示等效电流调节电路被设置为，令其所在PD控制电路模块在PD功耗检测阶段，呈现为预设等效电流值，该预设等效电流值令所述综合PD的功耗指示等效电流符合IEEE802.3af标准要求。
所述启动冲击电流调节电路被设置为，令其所在PD控制电路模块在供电开启阶段的启动冲击电流小于预设最大启动电流值，该预设最大启动电流值令所述综合PD的启动冲击电流符合IEEE802.3af标准要求。
较佳地，所述预设等效电阻值大于265K欧姆；所述预设等效电流值小于0.5mA；所述预设最大启动电流值小于18μF等效电容产生的冲击电流。
较佳地，所述在位等效电阻调节电路、所述功耗指示等效电流调节电路和所述启动冲击电流调节电路均为可调节电阻。
根据以上技术方案可见，本发明实施例中的中继器能够对普通以太网数据和距离增强型以太网数据进行相互转换，因此该中继器连接普通以太网设备和距离增强型以太网设备后，可以将来自普通以太网设备的数据转换为距离增强型以太网数据，该距离增强型以太网数据可以在链路中远距离传输，从而实现了两个以太网设备中只有一个是普通以太网设备且通讯双方之间工作距离大于100米情况下的互通。如果增加两个中继器，可以连接两个普通以太网设备，两个中继器之间传输距离增强型以太网数据，该距离增强型以太网数据可以在链路中远距离传输，从而实现了两个以太网设备都是普通以太网设备且二者之间的工作距离大于100米情况下的互通。
当远距离通讯的两个以太网设备中的一个是以太网供电设备，另一个是以太网受电终端时，中继器进一步用于将以太网供电设备提供的供电电源信号向以太网受电终端传输，那么由于中继器的存在，以太网供电设备还可以向以太网受电终端供电，从而实现远距离以太网供电。
此外，本发明进一步优化中继器为附加的PD设备。一个或多个中继器作为附加PD设备与一个普通以太网受电终端共同作为一个综合PD，接受以太网供电。在实施例中对中继器中的在位等效电阻调节电路、可选的功耗指示等效电流调节电路、可选的启动冲击电流调节电路进行特殊设置，避免了中继器作为附加受电负载可能带来的在位检测错误、功耗类型识别错误以及上电启动电流过大的问题。
附图说明
图1为现有技术中末端跨接方案A的POE***结构示意图。
图2为现有技术中末端跨接方案B的POE***结构示意图。
图3为现有技术中中间跨接方案的POE***结构示意图。
图4为以太网受电终端为普通以太网终端，以太网供电设备为普通以太网交换机的远距离通讯以太网***结构示意图。
图5以太网受电终端为普通以太网终端，以太网供电设备为距离增强型以太网交换机的远距离通讯以太网***结构示意图。
图6为本发明中中继器的结构示意图。
图7示出了实施例一中中继器的结构示意图。
图8为图4中的中继器420和430以及普通以太网终端440作为以太网受电负载的示意图。
图9为在位检测时，以太网供电等效负载模型。
图10为识别负载功耗类型时，以太网供电等效负载模型。
图11为本发明实施例三中中继器的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种远距离通讯以太网***，该***包括两个以太网设备，这两个以太网设备中的一个是普通以太网设备，另一个是普通以太网设备或距离增强型以太网设备，两个以太网设备之间包括距离增强型以太网链路和普通以太网链路，普通以太网链路和距离增强型以太网链路采用中继器相连；普通以太网设备与普通以太网链路相连，距离增强型以太设备与距离增强型以太链路相连；两个以太网设备通过中继器互通，中继器用于进行普通以太网链路上的普通以太网数据和距离增强型以太网链路上的距离增强型以太网数据之间的相互转换。
当两个以太网设备均为普通以太网设备时，这两个以太网设备之间包括两段普通以太网链路和一段距离增强型以太网链路，以及两个中继器；当两个以太网设备中一个是普通以太网，而另一个是距离增强型以太网设备时，这两个以太网设备之间包括一段普通以太网链路和一段距离增强型以太网链路，以及一个中继器。
可见，由于中继器能够对普通以太网数据和距离增强型以太网数据进行相互转换，使得具有普通以太网设备的远距离以太网***中至少包括距离增强型以太网链路，距离增强型以太网链路能够延长以太网设备的工作距离，因此即使以太网通讯两端的设备类型不同或都是普通以太网设备，也能够进行远距离互通。
较佳地，当远距离通讯的两个以太网设备中的一个是以太网供电设备，另一个是以太网受电终端时，中继器进一步用于将以太网供电设备提供的供电电源向以太网受电终端传输，那么由于中继器的存在，以太网供电设备还可以向以太网受电终端供电。在这种情况下，普通以太网链路和距离增强型以太网链路可以同时承载以太网数据和供电电源。
以下，以远距离通讯的两个以太网设备中一个供电另一个受电为例，对本发明实施例的远距离通讯以太网***进行详细描述。
图4为以太网受电终端为普通以太网终端，以太网供电设备为普通以太网交换机的远距离通讯以太网***结构示意图。如图4所示，该***包括，普通以太网交换机410、中继器420、中继器430和普通以太网终端440。普通以太网交换机410通过普通以太网链路与中继器420相连，中继器420通过距离增强型以太网链路与中继器430相连，中继器430通过普通以太网链路与普通以太网终端440相连。
其中，中继器420和430的结构相同，分别包括一个普通以太网接口和一个距离增强型以太网接口，这两个接口分别与相同类型的以太网链路相连。以太网链路采用电缆作为传输介质，承载以太网数据和供电电源。图4中的普通以太网交换机410通过普通以太网链路收发普通以太网数据，并将供电电源加载到普通以太网链路上；中继器420进行普通以太网数据和距离增强型以太网数据的转换，并从与普通以太网交换机410之间的普通以太网链路上获取供电电源，并发送到与中继器430之间的距离增强型以太网链路上。中继器430与中继器420的功能类似，不同之处在于，中继器430对供电电源的处理为：将从距离增强型以太网链路上获取的供电电源发送到普通以太网链路上。普通以太网终端440通过从与中继器430之间的普通以太网链路收发普通以太网数据，并从该普通以太网链路上获取供电电源。
图5为以太网受电终端为普通以太网终端，以太网供电设备为距离增强型以太网交换机的远距离通讯以太网***结构示意图。如图5所示，该***包括，距离增强型以太网交换机510、中继器520和普通以太网终端540。距离增强型以太网交换机510通过距离增强型以太网链路与中继器520相连，中继器520通过普通以太网链路与普通以太网终端540相连。
其中，中继器520与图4的中继器430结构和功能相同，普通以太网终端540与图4中的普通以太网终端440功能相同。图5中的距离增强型以太网交换机510通过距离增强型以太网链路收发距离增强型以太网数据，并将从距离增强型以太网链路上获取的供电电源，加载到普通以太网链路上。
图4和图5中作为供电方的以太网交换机可以参考图1和图2中采用具备PSE单元的交换机实现。在实际中，也可以参考图3将PSE设置在中间设备中，那么以太网交换机和具备PSE单元的中间设备共同构成了以太网供电设备。
以下对实现以太网数据和供电电源中继的中继器结构进行详细描述。图6为本发明中中继器的结构示意图，如图6所示，中继器包括第一接口单元61、数据中继单元62和第二接口单元63。其中，第一接口单元61在设备外部与供电侧的网线相连，在设备内部通过数据传输通道与数据中继单元62相连，通过电源传输通道与第二接口单元63相连；第二接口单元63在设备外部与受电侧的网线相连，在设备内部采用数据传输通道与数据中继单元62相连。第一接口单元61和第二接口单元63为距离增强型以太网接口单元和普通以太网接口单元中的一个和另一个。
第一接口单元61，用于对所接收的双向以太网数据进行自身接口类型下的物理层处理，将来自供电侧的供电电源通过电源传输通道发送给第二接口单元63。所谓双向以太网数据是指从网线上获取的以太网数据和从数据中继单元62接收的以太网数据。
数据中继单元62，用于将来自第一接口单元61的以太网数据传递给第二接口单元63，将来自第二接口单元63的以太网数据传递给第一接口单元61。数据传递是数据中继单元62的基本工作。在实际中，还根据实际需要令数据中继单元62承担其它处理任务，例如数据信号的整形等。
第二接口单元63，用于对所接收的双向以太网数据进行自身接口类型下的物理层处理，将从电源传输通道接收的电源信号加载到网线上，从而向受电侧发送。
当上述第一接口单元或第二接口单元为距离增强型以太网接口单元时，该距离增强型以太网接口单元，对所接收的双向以太网数据进行距离增强型以太网物理层处理：将从外部网线上获取的距离增强型以太网数据进行距离增强型物理层解码，发送给数据中继单元62；将来自数据中继单元62的以太网数据进行距离增强型物理层编码，发送到外部网线上。该距离增强型以太网接口单元还从网线上获取的电源信号通过电源传输通道发送给普通以太网接口单元。
当采用网线中的1对或2对双绞线作为数据线对时，距离增强型以太网物理层的处理是采用3B2T变换编码与PAM-3线路编码方法对以太网数据进行编解码；当采用网线中的4对双绞线作为数据线对时，距离增强型以太网物理层的处理采用8B1Q4变换编码与PAM-5线路编码方法对以太网数据进行编解码。通过以上编码，普通以太网数据变换为距离增强型以太网数据，其码元速率比普通以太网数据的码元速率低得多，码元速率的降低，使得距离增强型以太网数据传输距离增加。
当上述第一接口单元或第二接口单元为普通以太网接口单元时，该普通以太网接口单元对所接收的双向以太网数据进行普通以太网物理层处理；将从电源传输通道获取的电源信号加载到网线上。其中，普通以太网物理层处理为已知技术手段，这里不详述。
下面以第一接口单元61为距离增强型以太网接口单元，第二接口单元63为普通以太网接口为例，举多个实施例对图6的中继器中各个模块的实现进行详细描述。该中继器可以作为图4中的中继器430和图5中的中继器520。
实施例一
本实施例中，通过网线中的空闲线对传输供电电源。普通以太网接口工作于2对线模式，即普通以太网接口采用2对双绞线传输以太网数据；距离增强型以太网接口也工作于2对线模式。
图7示出了实施例一中中继器的结构示意图。如图7所示，该中继器包括距离增强型以太网接口单元71、数据中继单元72和普通以太网接口单元73。其中，数据中继单元72的功能与图6中的同名模块相同，这里不详述。
距离增强型以太网接口单元71，包括RJ45连接器711、变压器组712和距离增强型以太网物理层芯片713；普通以太网接口单元73包括：RJ45连接器731、变压器组732和普通以太网物理层芯片733。其中，
RJ45连接器711中的8个引脚与承载距离增强型以太网链路的网线的8个芯线对应相连。本实施例中，由于距离增强型以太网工作于2对线模式，因此，图7RJ45连接器711中的1/2引脚和3/6引脚对应数据线对，用于承载距离增强型以太网数据；4/5引脚和7/8引脚对应空闲线对，用于承载供电电源。
变压器组712，用于将RJ45连接器711中的数据线对耦接至距离增强型以太网物理层芯片713，从而将以太网数据信号发送到距离增强型以太网物理层芯片713中，将距离增强型以太网物理层芯片713转换完成的以太网数据信号发送到距离增强型以太网链路中；变压器组712还将RJ45连接器711中的空闲线对连接至普通以太网接口单元的RJ45连接器731中承载供电电源的线对，从而提供用于传输供电电源的电源传输通道，以实现供电电源的中继。
具体来说，参见图7，本实施例中的变压器组712包括4对变压器，变压器组732包括2对变压器，其中，变压器组712中，分别与1/2引脚和3/6引脚相连的变压器为承载以太网数据的变压器，分别与4/5引脚和7/8引脚相连的变压器为承载供电电源的变压器，承载供电电源的两个变压器的中间抽头分别与变压器组732中的两个空闲线对相连。从图7中可以看出，在物理上，变压器组712还将RJ45连接器711中的两个空闲线对耦合至距离增强型以太网物理层芯片713，但是距离增强型以太网物理层芯片713并不处理这两路信号，此处的相连是为了在距离增强型以太网物理层芯片713工作于4对线模式时，可以从4/5和7/8对应的线对上获取以太网数据。
变压器组起到耦合连接的作用，本领域技术人员应当理解，耦合器件可以是能够起到交流耦合效果的任何耦合器。
较佳地，该传输供电电源的电源传输通道中增加隔离电感77，实现低频直流电源的导通和高频以太网信号的隔离。
RJ45连接器731中的8个引脚分别与承载普通以太网链路的网线的8个芯线对应相连。普通以太网接口单元73工作于2对线模式，因此图7RJ45连接器731中的1/2引脚和3/6引脚对应数据线对，用于承载以太网数据；4/5引脚和7/8引脚对应空闲线对，用于承载供电电源。前面对变压器组712的描述中已经提到，RJ45连接器731中的空闲线对与变压器组712中承载供电电源的变压器中间抽头相连。
变压器组732，用于将RJ45连接器731中的数据线对耦接至普通以太网物理层芯片733，从而将来自外部的普通以太网数据发送到普通以太网物理层芯片733中，将普通以太网物理层芯片733处理后的普通以太网数据发送出去。
距离增强型以太网物理层芯片713，用于对所接收的双向以太网数据进行距离增强型以太网物理层处理。
普通以太网物理层芯片733，用于对所接收的双向以太网数据进行普通以太网物理层处理。
本实施例中的中继器可以由外部电源供电，由于中继器功耗很小，因此也可以作为特殊的受电设备，称为附加PD设备。一个或多个附加PD设备与一个普通受电设备共同由***中的以太网交换机供电。在这种情况下，作为附加PD设备的中继器进一步包括PD单元74，用于从普通以太网接口和距离增强型以太网接口之间的电源传输通道上获取供电电源，将获取的供电电源电压转换为中继器的工作电压，并作为中继器的工作电源。该PD单元74的组成与图1至图3示出的现有POE***中的PD单元31相同。具体包括：整流器741、PD控制电路742和PD电源变换电路743。其中，
整流器741，用于对从电源传输通道获得的供电电源整流，使供电电源电压方向固定。
PD控制电路模块742，用于将整流器741整流的供电电源提供给电源变换电路模块743，配合以太网供电设备完成PD检测。对于具有中继器的***，PD检测的对象是图4和图5中的普通以太网终端。PD检测包括PD在位检测、PD功耗检测和供电开启阶段的上电缓启动。
电源变换电路模块743，用于将以太网供电设备提供的供电电源的电压转换为所在设备工作电压，作为工作电源提供给所在设备使用。
在PD单元31中，PD控制电路模块742是配合以太网供电设备完成PD检测的重要单元，下面本发明实施例中PD控制电路模块742重点描述。
PD控制电路模块742包括主控制电路和在位等效电阻调节电路，可选的，还可以包括功耗指示等效电流调节电路、启动冲击电流调节电路。其中，
主控制电路将整流后的供电电源提供给电源变换电路模块743，实现PD检测中的相关控制操作，例如，缓启动开关等，这与现有技术是相同的，这里不详述。
在位等效电阻调节电路的不同设置可以令其所在PD控制电路模块742(或者说令其所在PD单元)在PD在位检测阶段呈现为不同大小的在位检测等效电阻；功耗指示等效电流调节电路的不同设置可以令其所在PD控制电路模块742在PD功耗检测阶段呈现出不同大小的功耗检测等效电流；启动冲击电流调节电路的不同设置将其所在PD控制电路模块742在供电开启阶段的最大启动冲击电流限制在不同值。这三个调节电路的合理设置使得以太网受电设备能配合供电设备分别完成PD检测中的PD在位检测、PD功耗类型识别和上电缓启动。在实际中，可以采用可调电阻作为这些调节电路。本领域技术人员可知，上述可调电路可以采用任何可以完成电阻、电流调节的可调电子器件实现，并不局限于可调电阻。
下面对本发明实施例如何合理设置三个调节电路进行描述。
在本发明实施例中，中继器采用以太网供电时，一个或两个中继器和以太网终端都作为受电终端，相当于中继器和以太网终端并联作为以太网受电负载。以图4中两个中继器中继普通以太网交换设备到普通以太网终端的数据和电源为例，图8示出了图4中的中继器420和430以及普通以太网终端440作为以太网受电负载的示意图。需要说明的是，图8只是负载示意图，并非***结构示意图。如图8所示，由于两个中继器和一个普通以太网终端的PD单元作为受电负载是并联关系，那么，***中所有中继器中的PD单元与以太网终端的PD单元并联作为综合PD，该综合PD应该符合IEEE802.3af标准，即综合PD的在位指示等效电阻、功耗指示等效电流、启动冲击电流这些PD检测指标应该符合IEEE802.3af标准要求。
然而由于综合PD是各个PD单元并联而成的，如果将两个中继器和一个以太网终端的在位指示等效电阻都设置为IEEE802.3af的规定值，那么三个符合IEEE802.3af规定的同值在位指示等效电阻并联，将等效为一个1/3规定值的电阻，在这种设置下，将并联后的等效电阻值作为普通以太网终端440这个被测对象的等效电阻值，将导致PD检测失效。此外，并联后，总的功耗指示等效电流值和总的启动冲击电流值均为三者之和，比单个负载时大得多，有可能导致功耗类型判别错误和启动冲击电流过大。
本实施例中，对各PD控制电路模块742的调节电路进行特殊设置。下面，避免以上PD检测失效、功耗类型判别错误和启动冲击电流过大的问题。下面，通过对PD检测的几个阶段的分析，详细描述各调节电路的设置方式。
1、PD在位检测：普通以太网交换机410侧的PSE在供电之前，检测普通以太网终端440是否存在。
根据IEEE802.3af-2003标准的规定，PD在位检测时，以太网供电等效负载模型如图9所示，受电负载等效为并联的等效电阻和等效电容，图9中的四个二级管表示整流器。此时，PSE输出2.8V到10V之间的在位检测直流电压Vdetect+和Vdetect-，检测等效电阻和等效电容的大小，等效电阻在19K到26.5K欧姆之间且等效电容小于150nF时表示PD在位。在PD在位检测阶段，等效电阻称为在位指示等效电阻。
而本发明实施例中，受电负载进一步包括中继器的PD单元，上文已经提及，并联的在位指示等效电阻远小于以太网终端的在位指示等效电阻，并联的等效电容大于以太网终端的单个等效电容，影响了对普通以太网终端440在位检测的正确性。
为了降低中继器对PD在位检测的影响，本发明实施例调节每个中继器的在位等效电阻调节电路，使其所在PD单元在PD在位检测阶段呈现为预设等效电阻值，该预设等效电阻值令综合PD的在位指示等效电阻符合IEEE802.3af标准要求。
具体来说：通过调节在位等效电阻调节电路，令中继器的在位指示等效电阻远大于26.5K欧姆，例如大于265K欧姆。在实际中可以采用可调节在位指示电阻Rw作为在位等效电阻调节电路，简单地，将在位等效电阻调节电路设置为470K。那么，两个中继器与普通以太网终端的并联在位指示等效电阻与普通以太网终端440的在位指示等效电阻基本相同。此外，令每个中继器的等效电容设置为远小于150nF，那么，可以在PD控制电路模块的输入端并联小于10nF的电容，例如2nF电容，或不使用任何电容。那么，并联等效电容与普通以太网终端440的等效电容基本相同。
可见，经过对在位等效电阻调节电路和PD控制电路模块的输入端并联电容的设置，中继器的在位指示等效电阻和等效电容不会对普通以太网终端440的在位指示等效电阻和等效电容造成影响，PSE可以正确判断出普通以太网终端440是否在位。
2、PD功耗检测：可选的，普通以太网交换机410侧的PSE在供电之前进一步识别普通以太网终端440的所需功耗类型。
根据IEEE802.3af-2003标准的规定，识别负载功耗类型时，以太网供电等效负载模型如图10所示，受电负载等效为串联的等效电流源，称为功耗指示等效电流Iclass，和稳压管，图10中的四个二级管表示整流器。PSE输出15.5V到20.5V之间的功耗类型判别直流电压Vclass+和Vclass-，同时限制最大输出电流为100mA，此时稳压管电压维持在10.1V到14.5V的电压。PSE根据Iclass的大小判别负载功耗需求，并根据负载功耗需求确定提供的电源功耗。
而本发明实施例中，受电负载进一步包括中继器的PD单元，上文已经提及，并联的总功耗指示等效电流大于普通以太网终端440的功耗指示等效电流，影响了负载功耗类型识别的准确性。
为了降低中继器对负载功耗类型识别的影响，本发明实施例调节每个中继器的功耗指示等效电流调节电路，使其所在PD单元在PD功耗检测阶段，呈现为预设等效电流值，该预设等效电流值令综合PD的功耗指示等效电流符合IEEE802.3af标准要求。
具体来说：通过调节功耗指示等效电流调节电路，令每个中继器的功耗指示等效电流接近0mA，例如小于0.5mA。在实际中，可以采用可调节功耗指示电阻Rp作为功耗指示等效电流调节电路。优选地，通过设置Rp使得每个中继器的功耗指示等效电流为0.25mA。那么，两个中继器和普通以太网终端440的并联功耗指示等效电流与普通以太网终端440的功耗指示等效电流基本相同。而Rp的具体取值与中继器具体硬件组成有关，可以根据实验确定。
可见，通过对功耗指示等效电流调节电路的设置，中继器的功耗指示等效电流不会对普通以太网终端440的功耗指示等效电流造成影响，PSE可以正确识别普通以太网终端440的功耗类型。
3、缓启动
IEEE802.3af-2003标准的规定，在上电过程中，受电负载的等效电容不能大于180μF，否则实施缓启动。
而本发明实施例中，受电负载进一步包括中继器的PD单元，上文已经提及，并联的等效电容大于普通以太网终端的等效电容，影响了是否需要进行缓启动的判断。
为了降低中继器对缓启动判定的影响，本发明实施例调节每个中继器的启动冲击电流调节电路，使其所在PD单元在供电开启阶段的启动冲击电流小于预设最大启动电流值，该预设最大启动电流值令所述综合PD的启动冲击电流符合IEEE802.3af标准要求。
具体来说：通过调节启动冲击电流调节电路，令每个中继器的启动冲击电流远小于180μF等效电容产生的启动冲击电流，例如使得启动冲击电流小于18μF等效电容产生的启动冲击电流。在实际中，可以采用可调节的启动冲击电流调节电阻Rc作为启动冲击电流调节电路，优选地，设置Rc，使得每个中继器的启动冲击电流等于10μF负载电容产生的冲击电流。而Rc的具体取值与中继器具体硬件组成有关，可以根据实验确定。
4、实时负载检测：PSE供电后，实时检测受电负载情况，如有异常，如过流、负载断开等，立刻关断电源，重新供电。
IEEE802.3af-2003标准的规定，PSE供电后，受电负载的等效电流应大于10mA，等效电阻应小于16.25K欧姆，等效电容大于0.05μF。一般两个中继器和普通以太网终端440的并联负载可以满足此要求，无需特殊处理。
需要说明的是，一般每个中继器功耗小于0.5W，两个中继器占用PSE提供总功耗的一小部分，以及长距网线的损耗也增加，因此普通以太网终端最大许可功耗将减小。因此，可以采取一些措施来补偿长距离线路损耗，以维持以太网受电终端的可用功耗，例如提高PSE输出电压，采用4对线供电。本领域技术人员容易理解这些改进措施与本发明实施例的结合，这里不详细描述。
以上本实施例一中的中继器是以第一接口单元为距离增强型以太网接口为例，但由于该中继器中的电源传输通道是电气通道，没有方向限制，因此RJ45连接器711既可以连接供电侧，又可以连接受电侧，因此该中继器也可以为图4中的中继器430。
本实施例一具体描述了距离增强型以太网接口和普通以太网接口都采用数据线对传输以太网数据，采用空闲线对传输供电电源的结构图。
在本发明提供的实施例二中，距离增强型以太网接口采用数据线对传输以太网数据，采用空闲线对传输供电电源，而普通以太网接口采用数据线对传输以太网数据和供电电源。实施例二中中继器的结构与图7类似，不同之处在于，实施例二中，变压器组712中的承载供电电源的两个变压器的中间抽头分别与变压器组732中两个变压器的两个中间抽头对应相连。
在本发明提供的实施例三中，距离增强型以太网接口和普通以太网接口也可以都采用数据线对传输以太网数据和供电电源。图11示出了实施例三中中继器的结构示意图。如图11所示，与实施例一不同之处在于，距离增强型以太网接口单元71中的数据线对承载以太网数据和供电电源，该数据线对所连接的变压器的中心抽头与普通以太网接口单元73中数据线对所连接的变压器的中心抽头相连。
当然，还可以是距离增强型以太网接口采用数据线对传输以太网数据和供电电源，而普通以太网接口采用空闲线对传输以太网数据和供电电源。这种情况下，图11中的距离增强型以太网接口单元71中的数据线对所连接的变压器的中心抽头与普通以太网接口单元73中空闲线对的双绞线相连。
在实际中，距离增强型以太网接口还可以工作在1对线模式或4对线模式。当工作在4对线模式时，4对线对都是数据线对，那么供电电源只能与数据共用相同线对了。
根据以上所述可以看出，无论中继器中的距离增强型以太网接口和普通以太网接口工作在什么模式，无论采用数据线对还是空闲线对传输电源信号，只要中继器中的其中一个接口将从承载以太网数据的线对上得到的数据通过数据中继单元发送到另一个接口，将从承载供电电源的线对上得到的供电电源直接通过另一个接口发送出去，就可以实现数据和电源的中继。承载以太网数据的线对与承载供电电源的线对可以是相同的线对也可以是不同的线对。
需要说明的是，距离增强型以太网接口和普通以太网接口的工作模式和采用数据线对还是空闲线对传输电源信号，都需要和与该接口相连的以太网设备相对应。例如，图5中距离增强型以太网交换机510和普通以太网终端540都工作在2对线模式，其中，距离增强型以太网交换机510采用空闲线对传输供电电源信号，而普通以太网终端540采用数据线对传输供电电源信号，则中继器520应采用实施例二所描述的结构。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种远距离通讯以太网***，该***包括相互通讯的第一以太网设备和第二以太网设备，其特征在于，还包括中继器；
所述第一以太网设备和第二以太网设备中的一个是普通以太网设备，另一个是普通以太网设备或距离增强型以太网设备，其中，所述第一以太网设备为以太网供电设备，所述第二以太网设备为以太网受电终端；
所述第一以太网设备和所述第二以太网设备通过中继器进行互通；
所述中继器，用于进行普通以太网数据和距离增强型以太网数据之间的相互转换，并进一步用于将以太网供电设备提供的供电电源向以太网受电终端传输，具体为，所述中继器包括第一接口单元、数据中继单元和第二接口单元，所述第一接口单元和第二接口单元为普通以太网接口单元和距离增强型以太网接口单元中的一个和另一个，所述第一接口单元，用于对所接收的双向以太网数据进行自身接口类型下的物理层处理，将来自所述以太网供电设备的供电电源通过电源传输通道发送到第二接口单元中，所述数据中继单元，用于将来自第一接口单元的以太网数据传递给第二接口单元，将来自第二接口单元的以太网数据传递给第一接口单元，所述第二接口单元，用于对所接收的双向以太网数据进行自身接口类型下的物理层处理，将来自第一接口单元的供电电源向以太网受电终端发送；
其中，
所述距离增强型以太网接口单元包括第一连接器、第一耦合器组和距离增强型以太网物理层芯片；所述普通以太网接口单元包括第二连接器、第二耦合器组和普通以太网物理层芯片；
所述第一连接器与距离增强型以太网链路相连；
所述第一耦合器组，将第一连接器中承载距离增强型以太网数据的线对耦接至距离增强型以太网物理层芯片；将第一连接器中承载供电电源的线对连接至第二连接器中承载供电电源的线对；
所述距离增强型以太网物理层芯片，用于对双向以太网数据进行距离增强型以太网物理层处理；
所述第二连接器与普通以太网链路相连；
所述第二耦合器组，将第二连接器中承载普通以太网数据的线对耦接至所述普通以太网物理层芯片；
所述普通以太网物理层芯片，用于对双向以太网数据进行普通以太网物理层处理。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一以太网设备和第二以太网设备均为普通以太网设备；该***包括两个中继器；
所述第一以太网设备通过承载普通以太网数据的普通以太网链路与其中一个中继器相连，第二以太网设备通过普通以太网数据的普通以太网链路与另一个中继器相连，所述两个中继器通过承载距离增强型以太网数据的距离增强型以太网链路互连。
3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一以太网设备为距离增强型以太网设备，所述第二以太网设备为普通以太网设备；所述第一以太网设备通过承载距离增强型以太网数据的距离增强型以太网链路与中继器相连，第二以太网设备通过承载普通以太网数据的普通以太网链路与所述中继器相连。
4.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述中继器进一步包括受电设备PD单元，用于从所述电源传输通道上获取供电电源，将获取的供电电源的电压转换为所在中继器的工作电压，作为所在中继器的工作电源。
5.如权利要求4所述的***，其特征在于，该***中，所述中继器的PD单元与所述以太网受电终端中的PD单元并联等效为综合PD；
所述中继器的PD单元包括在位指示等效电阻调节电路；
所述在位指示等效电阻调节电路被设置为令所在PD单元在PD在位检测阶段呈现为预设等效电阻值，该预设等效电阻值令所述综合PD的在位指示等效电阻符合IEEE802.3af标准要求。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述中继器的PD单元进一步包括：功耗指示等效电流调节电路和/或启动冲击电流调节电路；
所述功耗指示等效电流调节电路被设置为，令其所在PD单元在PD功耗检测阶段呈现为预设等效电流值，该预设等效电流值令所述综合PD的功耗指示等效电流符合IEEE802.3af标准要求；
所述启动冲击电流调节电路被设置为，令其所在PD单元在供电开启阶段的启动冲击电流小于预设最大启动电流值，该预设最大启动电流值令所述综合PD的启动冲击电流符合IEEE802.3af标准要求。
7.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述预设等效电阻值大于265K欧姆；所述预设等效电流值小于0.5mA；所述预设最大启动电流值小于18μF等效电容产生的冲击电流。
8.一种中继器，其特征在于，该中继器包括普通以太网接口单元、数据中继单元和距离增强型以太网接口单元；
所述普通以太网接口单元，与外部普通以太网链路相连，对所接收的双向以太网数据进行普通以太网物理层处理；
所述数据中继单元，用于将来自普通以太网接口单元的以太网数据传递给距离增强型以太网接口单元，将来自距离增强型以太网接口单元的以太网数据传递给普通以太网接口单元；
所述距离增强型以太网接口单元，与外部距离增强型以太网链路相连，对所接收的双向以太网数据进行距离增强型以太网物理层处理；其中，
所述距离增强型以太网接口单元包括第一连接器、第一耦合器组和距离增强型以太网物理层芯片；所述普通以太网接口单元包括第二连接器、第二耦合器组和普通以太网物理层芯片；
所述第一连接器与外部的距离增强型以太网链路相连；
所述第一耦合器组，将第一连接器中承载距离增强型以太网数据的线对耦接至距离增强型以太网物理层芯片；将第一连接器中承载供电电源的线对连接至第二连接器中承载供电电源的线对，形成电源传输通道；
所述距离增强型以太网物理层芯片，用于对所接收的双向以太网数据进行距离增强型以太网物理层处理；
所述第二连接器与外部普通以太网链路相连；
所述第二耦合器组，将第二连接器中承载普通以太网数据的线对耦接至所述普通以太网物理层芯片；
所述普通以太网物理层芯片，用于对所接收的双向以太网数据进行普通以太网物理层处理。
9.如权利要求8所述的中继器，其特征在于，所述第一耦合器组包括4个耦合器，所述第二耦合器组包括两个耦合器；
所述第一耦合器组中，承载供电电源的两个耦合器分别与第一连接器中承载供电电源的两个线对对应相连，该承载供电电源的两个耦合器的中间抽头分别与第二耦合器组中两个耦合器的中间抽头对应相连，或者该承载供电电源的两个耦合器的中间抽头分别与第二连接器中的两个空闲线对对应相连。
10.如权利要求9所述的中继器，其特征在于，所述第一连接器中承载距离增强型以太网数据的线对和承载供电电源的线对为相同线对或不同线对；所述第二连接器中承载普通以太网数据的线对和承载供电电源的线对为相同线对或不同线对。
11.如权利要求8或9或10所述的中继器，其特征在于，所述电源传输通道中进一步包括隔离电感。
12.如权利要求8或9或10所述的中继器，其特征在于，所述中继器进一步包括PD单元，用于从所述电源传输通道上获取供电电源，将获取的供电电源的电压转换为所在中继器的工作电压，作为所在中继器的工作电源。
13.如权利要求12所述的中继器，其特征在于，该中继器作为以太网供电POE***的数据和供电电源中继时，所述PD单元与所在POE中以太网受电终端的PD单元和其它中继器的PD单元并联等效为综合PD；
所述PD单元包括整流器、PD控制电路模块和电源变换电路模块；
所述整流器，用于整流从电源传输通道获得的供电电源；
PD控制电路模块包括主控制电路和在位等效电阻调节电路；
所述主控制电路，用于将整流后的供电电源提供给电源变换电路模块，实现PD检测中相关控制操作；
所述在位等效电阻调节电路被设置为，令其所在PD控制电路模块在PD在位检测阶段呈现为预设等效电阻值，该预设等效电阻值令所述综合PD的在位指示等效电阻符合IEEE802.3af标准要求；
电源变换电路模块，用于将来自PD控制电路模块的供电电源电压转换为所在中继器的工作电压，作为所在中继器的工作电源。
14.如权利要求13所述的中继器，其特征在于，所述PD控制电路模块进一步包括：功耗指示等效电流调节电路和/或启动冲击电流调节电路；
所述功耗指示等效电流调节电路被设置为，令其所在PD控制电路模块在PD功耗检测阶段，呈现为预设等效电流值，该预设等效电流值令所述综合PD的功耗指示等效电流符合IEEE802.3af标准要求；
所述启动冲击电流调节电路被设置为，令其所在PD控制电路模块在供电开启阶段的启动冲击电流小于预设最大启动电流值，该预设最大启动电流值令所述综合PD的启动冲击电流符合IEEE802.3af标准要求。
15.如权利要求14所述的中继器，其特征在于，所述预设等效电阻值大于265K欧姆；所述预设等效电流值小于0.5mA；所述预设最大启动电流值小于18μF等效电容产生的冲击电流。
16.如权利要求15所述的中继器，其特征在于，所述在位等效电阻调节电路、所述功耗指示等效电流调节电路和所述启动冲击电流调节电路均为可调节电阻。
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