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摘要：FTTX建设模式中，FTTB(光纤到大楼)建设中，经常遇到设备供电过程中，需要协调供电部门或物业管理，同时由于设备本省没有UPS，局部电源故障会导致整个大厦或者大楼不能正常使用的问题，且大量设备运行过程中也面临设备运营成本较高和节能降耗的问题。本文从反向供电角度技术入手提出可行的建议供参考。
关键词：FTTB 反向供电 POE FTTX 节能降耗
Abstract: the construction model of FTTX, FTTB (fiber to the building) construction, often encountered in the process of power supply equipment, need to coordinate the power supply departments or property management, and because the equipment this province no UPS, local power failure will cause the whole building or building can't normal use and large equipment operation in the process also faced equipment operation cost and higher energy saving of the problem. This paper, from the Angle of reverse power technology practical Suggestions for reference.
Key words: FTTB reverse power supply POE FTTX saving energy and reducing consumption
中图分类号：U223.5 文献标识码：A文章编号：
最近几年FTTX建设模式在各大通信运营商和广电企业中被普遍认可，目前进入大规模商用阶段。在此建设过程中，FTTB（光纤到大楼）建设模式由于其布置灵活，通过光接口的有源设备为用户提供语音、宽带服务，但由于光纤不能传送设备所需电能，需要就近取电，需要和供电或物业管理部门签订用电协议；另外FTTB設备处于无人值守状态，必须24小时处于运行状态，虽然需要提供24小时不间断上网服务，但大部分用户使用时间在夜间，白天较空闲，一定程度上是一种浪费。不仅如此，在许多企业用户通过局域网交换机建设的FTTB+LAN模式也存在设备24小时运行，但真正使用的效率仅有20%左右，80%左右的端口和时间设备都在空转，不仅耗电也会造成设备寿命的缩短。
笔者借鉴POE电源的工作原理，通过引入反向供电技术的应用，解决以上面临的问题。从目前已应用的项目反馈情况看，有较高的推广应用价值。通过用户侧电源提供设备所需电力，实现用户何时使用，设备何时运行，多个用户使用，均摊供电负荷，从而实现节能降耗，延长设备寿命的目的。
1 反向供电技术
1.1基本原理
网线供电技术POE(Power over Ethernet)，是利用网线其中一对空闲的双绞线，满足安全的条件下为设备提供电源。根据2003年6月IEEE批准的802.3af标准，设备通过双绞线提供48V，不超过350mA电流的电能。按照标准建立的初衷，供电段设备可以是一个已经内置了POE功能的以太网供电交换机或者是一个交换机和受电端设备PD之间具有POE功能的设备，受电端设备PD模块可以嵌入到一些不具备POE功能的无线AP、IP话机等终端设备。为保证支持POE的设备良好兼容原有设备，以太网供电的工作工程包括检测过程、PD端设备分类、开始供电、供电、断电等动作。根据标准协议，设备能够识别对方是否是一个支持该标准的受电端设备，并判断其大致功耗。当PD的检测模块检测到电源线路或者是终端设备存在问题，设备会快速停止PSE（供电端）对PD设备供电，从而消除线路上的漏电风险。
1.2外置型反向供电
一般理解的POE应用，是有主设备提供电源，用户终端设备接受电源变换成较低电压供终端内部芯片工作使用。本文所指的外置型反向供电，是通过单独设置的POE反向供电模块，从用户终端设备侧将市电变压后通过网线中的其中一对线输出直流电给FTTB设备提供电能。
1.3反向供电需要解决的几个问题
（1）FTTB设备的功耗不能超过单个PSE的供电限制（20W内）；
(2)多用户使用的时候如果实现不同长度网线到达受电设备电源相同；
(3)多用户同时使用时的协同供电，以及用户之间不通讯时实现负荷均分。
这个问题涉及到反向供电的两个关键技术。一个是多用户协同供电技术，多用户各自供电，多路48V经过负荷均分电路变换为设备供电，由控制电路实现多用户的协同供电，多用户的的反向供电加上负荷均分实现从用户吸取电流对用户较为公平，同时只需一处DC/DC变换，成本较低；另一个是负荷均分技术，采用PWM控制的DC/DC交换，将48V电源变换成3.3V工作电源，占空比为6.875%，即24.750。以8端口以太网交换机为例，每端口PWM控制占空比为0.859%，即3.090，相互之间分别延迟，即各用户一次提供电流，每8个脉冲一次循环，得到平均3.3V电压。当某用户下网时，控制电路检测到该路电压降低，于是减小其分配到的脉冲宽度时间，而增加其他用户的脉冲宽度时间，最终7个端口PWM控制占空比为0.98%，即3.530，相互之间分别延迟47.890，即每7个脉冲一次循环，到均3.3V电压。当之有一个用户在网时，其单独提供6.875%的占空比。同理，用户增加时的脉宽调整过程与之类似，从而实现多端口接入的符合均分的动态自动控制。在实际应用中，需要根据FTTB设备的工作电压和端口数量定制设计负荷均分电路。
2 反向供电技术的应用与分析
2.1反向供电技术解决FTTB设备电力线引入困难和节能降耗问题。
对于原有不具备反向供电功能的FTTB设备，可以采用定制的PD，如图
通过网线方便可靠地为远端的FTTB设备提供稳定的供电电源。
用户端则可以采用PSE电源模块，如图
从运营成本分析，只要反向供电设备与传统FTTB市电引入方式成本的差价小于市电引入施工成本和长期运营电费之和，采用反向供电技术就优于原有FTTB设备市电引入方式，末端楼道交换机电费为零。采用此种方式后，运营商就不需要再为接电和电费问题而烦恼了。
2.2从节能降耗角度，有必要在设备前期设计和采购阶段优先考虑具备反向供电功能的交换设备，这样一方面可以解决机房设备空转造成的电能浪费和设备寿命缩短的问题，另一方面也可以根据终端用户的实际使用频率实现设备的单独供电从而实现对用户的节能习惯的养成而达到节能降耗目的。
3反向供电技术的应用展望
在目前光接入网建设过程中，不仅FTTB设备面临供电问题，FTTH设备以及无线AP、无线监控设备等均面临各种场合下的市电引入和节能降耗需求。此类问题通过反向供电技术的解决思路和方法，将对今后有源设备的发展和云技术的应用带来新的变革。
2012-3-6
参考文献：
1 IEEE Std 802.3af-2003 IEEE Standard for information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements,Part 3:Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)Access Method and Physical LAYER Specifications,Amendment:Data Terminal Equipment(DTE) Power via Media Dependent Interface(MDI)
2 <电子应用技术>2006年第一期 中兴通讯上海研发中心,杨大全”反方向利用以太网供电技术实现网络节能”
3 海南翔飞翔网络技术有限公司相关反向供电产品说明书.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：FTTB 反向供电 POE FTTX 节能降耗
Abstract: the construction model of FTTX, FTTB (fiber to the building) construction, often encountered in the process of power supply equipment, need to coordinate the power supply departments or property management, and because the equipment this province no UPS, local power failure will cause the whole building or building can't normal use and large equipment operation in the process also faced equipment operation cost and higher energy saving of the problem. This paper, from the Angle of reverse power technology practical Suggestions for reference.
Key words: FTTB reverse power supply POE FTTX saving energy and reducing consumption
中图分类号：U223.5 文献标识码：A文章编号：
最近几年FTTX建设模式在各大通信运营商和广电企业中被普遍认可，目前进入大规模商用阶段。在此建设过程中，FTTB（光纤到大楼）建设模式由于其布置灵活，通过光接口的有源设备为用户提供语音、宽带服务，但由于光纤不能传送设备所需电能，需要就近取电，需要和供电或物业管理部门签订用电协议；另外FTTB設备处于无人值守状态，必须24小时处于运行状态，虽然需要提供24小时不间断上网服务，但大部分用户使用时间在夜间，白天较空闲，一定程度上是一种浪费。不仅如此，在许多企业用户通过局域网交换机建设的FTTB+LAN模式也存在设备24小时运行，但真正使用的效率仅有20%左右，80%左右的端口和时间设备都在空转，不仅耗电也会造成设备寿命的缩短。
笔者借鉴POE电源的工作原理，通过引入反向供电技术的应用，解决以上面临的问题。从目前已应用的项目反馈情况看，有较高的推广应用价值。通过用户侧电源提供设备所需电力，实现用户何时使用，设备何时运行，多个用户使用，均摊供电负荷，从而实现节能降耗，延长设备寿命的目的。
1 反向供电技术
1.1基本原理
网线供电技术POE(Power over Ethernet)，是利用网线其中一对空闲的双绞线，满足安全的条件下为设备提供电源。根据2003年6月IEEE批准的802.3af标准，设备通过双绞线提供48V，不超过350mA电流的电能。按照标准建立的初衷，供电段设备可以是一个已经内置了POE功能的以太网供电交换机或者是一个交换机和受电端设备PD之间具有POE功能的设备，受电端设备PD模块可以嵌入到一些不具备POE功能的无线AP、IP话机等终端设备。为保证支持POE的设备良好兼容原有设备，以太网供电的工作工程包括检测过程、PD端设备分类、开始供电、供电、断电等动作。根据标准协议，设备能够识别对方是否是一个支持该标准的受电端设备，并判断其大致功耗。当PD的检测模块检测到电源线路或者是终端设备存在问题，设备会快速停止PSE（供电端）对PD设备供电，从而消除线路上的漏电风险。
1.2外置型反向供电
一般理解的POE应用，是有主设备提供电源，用户终端设备接受电源变换成较低电压供终端内部芯片工作使用。本文所指的外置型反向供电，是通过单独设置的POE反向供电模块，从用户终端设备侧将市电变压后通过网线中的其中一对线输出直流电给FTTB设备提供电能。
1.3反向供电需要解决的几个问题
（1）FTTB设备的功耗不能超过单个PSE的供电限制（20W内）；
(2)多用户使用的时候如果实现不同长度网线到达受电设备电源相同；
(3)多用户同时使用时的协同供电，以及用户之间不通讯时实现负荷均分。
这个问题涉及到反向供电的两个关键技术。一个是多用户协同供电技术，多用户各自供电，多路48V经过负荷均分电路变换为设备供电，由控制电路实现多用户的协同供电，多用户的的反向供电加上负荷均分实现从用户吸取电流对用户较为公平，同时只需一处DC/DC变换，成本较低；另一个是负荷均分技术，采用PWM控制的DC/DC交换，将48V电源变换成3.3V工作电源，占空比为6.875%，即24.750。以8端口以太网交换机为例，每端口PWM控制占空比为0.859%，即3.090，相互之间分别延迟，即各用户一次提供电流，每8个脉冲一次循环，得到平均3.3V电压。当某用户下网时，控制电路检测到该路电压降低，于是减小其分配到的脉冲宽度时间，而增加其他用户的脉冲宽度时间，最终7个端口PWM控制占空比为0.98%，即3.530，相互之间分别延迟47.890，即每7个脉冲一次循环，到均3.3V电压。当之有一个用户在网时，其单独提供6.875%的占空比。同理，用户增加时的脉宽调整过程与之类似，从而实现多端口接入的符合均分的动态自动控制。在实际应用中，需要根据FTTB设备的工作电压和端口数量定制设计负荷均分电路。
2 反向供电技术的应用与分析
2.1反向供电技术解决FTTB设备电力线引入困难和节能降耗问题。
对于原有不具备反向供电功能的FTTB设备，可以采用定制的PD，如图
通过网线方便可靠地为远端的FTTB设备提供稳定的供电电源。
用户端则可以采用PSE电源模块，如图
从运营成本分析，只要反向供电设备与传统FTTB市电引入方式成本的差价小于市电引入施工成本和长期运营电费之和，采用反向供电技术就优于原有FTTB设备市电引入方式，末端楼道交换机电费为零。采用此种方式后，运营商就不需要再为接电和电费问题而烦恼了。
2.2从节能降耗角度，有必要在设备前期设计和采购阶段优先考虑具备反向供电功能的交换设备，这样一方面可以解决机房设备空转造成的电能浪费和设备寿命缩短的问题，另一方面也可以根据终端用户的实际使用频率实现设备的单独供电从而实现对用户的节能习惯的养成而达到节能降耗目的。
3反向供电技术的应用展望
在目前光接入网建设过程中，不仅FTTB设备面临供电问题，FTTH设备以及无线AP、无线监控设备等均面临各种场合下的市电引入和节能降耗需求。此类问题通过反向供电技术的解决思路和方法，将对今后有源设备的发展和云技术的应用带来新的变革。
2012-3-6
参考文献：
1 IEEE Std 802.3af-2003 IEEE Standard for information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements,Part 3:Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)Access Method and Physical LAYER Specifications,Amendment:Data Terminal Equipment(DTE) Power via Media Dependent Interface(MDI)
2 <电子应用技术>2006年第一期 中兴通讯上海研发中心,杨大全”反方向利用以太网供电技术实现网络节能”
3 海南翔飞翔网络技术有限公司相关反向供电产品说明书.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。