CN103152183A - 电力猫交换设备及电力信号与网络信号互相转换的方法 - Google Patents
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Abstract
一种电力猫交换设备及电力信号与网络信号互相转换的方法，电力信号通过电力猫将信号调制成网络信号，然后通过RJ45接口模块将该网络信号传输到POE交换机中，POE交换机的网络信号再向外部终端输送；外部的网络信号依次通过POE交换机和RJ45接口模块传输到电力猫中，电力猫将该部分的网络信号耦合到电力线中进行输送。完全可以使电力信号与网络信号共存，和控制电力的技术设备完全不同的频率，并不会互相干扰，解决了网络传输过程中，信号传输受地方布线限制的问题。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信设备，尤其是一种具有POE网络交换与电力猫功能的设备。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，计算机及其应用日益普及，计算机网络也迅速发展起来。凡是将地理位置不同，具备独立功能的多台计算机、终端及其附属设备，用通信设备和线路连接起来，并配以相应的网络软件实现计算机通信信息网的资源共享与数据通信，都称为计算机通信网。当网络规模扩大时，单纯靠延长网线已变得不现实。并且对于不同的局域网，要实现互相之间的数据传送，共享网络的资源，需要有专门的连接设备实现网络扩展。同时，网络中站点的增加，地理范围的扩大、业务量的增长，促使网络互联迅速向前发展。网络互联的高速发展，导致网络交换技术的出现，网络交换机也随之应运而生。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。网络交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。
随着交换技术的发展，交换设备具备越来越多的功能。例如具有供电功能的“POE交换机”，带有电力猫功能的“四口电力猫交换机”等。“POE交换机”就是支持网线供电的交换机，其不但可以实现普通交换机的数据传输功能还能同时对终端设备进行供电。在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作何改动的情况下，在为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。其优点是能在传输数据的同时为受电设备供电，不足的地方是不具备电力猫的电力线传输信号功能，受网络布线的影响。
另外，现有技术的“四口电力猫交换机”是由ADSL/路由器出来的网络数据信号传到与其相联接的电力猫上插到插座上，然后通过电力猫把网络数据信号加密，压缩，“打包”转为电信号传送到我们的电线中，（通过加密后的信号上网更安全），然后在同一电表之下的任一电源插座上插上另一台电力猫，此时这台就又可以把加密，压缩“打包”的电信号解密，解压，放大，转为网络数据信号提供给网络产品上网使用。该四口电力猫的传输速率一般只有85Mbps,最高传输速率也只能达到200Mbps，而且配置的端口也只有四个，只能满足一般家庭的使用。“四口电力猫交换机”的优点是集中了交换机与电力猫的一般功能，不足的地方是适用范围小，传输速率不高，只能适用于普通家庭使用，可用端口不足，满足不了网络运营商的连接使用，另外，该设备不具备为连接受电设备供电的功能，使用时至少需要提供两种设备，这不仅占用空间，不便于用户操作而且成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种电力猫交换设备，不仅具有电力猫的功能而且还具有交换机的功能，并且提高网络传输的速率，适用范围更广。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种实现电力信号与网络信号互相转换的方法，完全可以使电力信号与网络信号共存，和控制电力的技术设备完全不同的频率，并不会互相干扰，解决了网络传输过程中，信号传输受地方布线限制的问题。
为解决上述技术问题之一，本发明的技术方案是：一种电力猫交换设备，包括电力猫和POE交换机，所述电力猫通过RJ45接口模块与所述POE交换机连接；
所述电力猫包括电源板、收/发滤波器、中央处理器、高速以太网模块和Flash储存器；所述电源板与中央处理器和收/发滤波器连接，所述中央处理器分别与收/发滤波器、高速以太网模块、Flash储存器连接；所述电源板包括电力线信号耦合器和交直流转换单元，电力线信号耦合器和交直流转换单元均与市电输入插头连接，交直流转换单元向中央处理器、高速以太网模块和Flash存储器供电；电力线信号耦合器与收/发滤波器连接；
所述POE交换机包括电源转换模块、主控模块和内置电源模块；所述内置电源模块外接交流电输入并转换成直流电输出，通过电源转换模块为主控模块供电；所述电源转换模块向RJ45接口供电，所述主控模块通过RJ45接口与外部终端连接进行数据信号通信；
电力线信号耦合器将电力线上的信号提取并通过收/发滤波器传输到中央处理器，中央处理器将电力信号调制成以太网信号并通过高速以太网模块传输到RJ45接口模块；POE交换机中的主控模块接收到以太网信号后通过RJ45接口向外部终端传输；
外部的以太网信号通过RJ45接口传输到POE交换机的主控模块中，主控模块将该以太网信号通过高速以太网模块传输到中央处理器中；中央处理器将信号传输到收/发滤波器，电力线信号耦合器将收/发滤波器过滤后的信号耦合到电力线中进行输送。
作为改进，所述RJ45接口模块包括与所述高速以太网模块连接的第二RJ45接口和与所述主控模块连接的第一RJ45接口；第一RJ45接口和第二RJ45接口通过主板上的布线相连。
作为改进，所述电源转换模块包括POE功能模块，其中POE功能模块中包括供电设备PSE和受电设备PD。
作为改进，所述主控模块包括主中央处理单元、主管理接口单元和数据链路单元；所述主中央处理单元用于通过主管理接口单元在网络层面集中管理各所述交换业务模块，实现对各交换业务模块的网络协议管理和维护；所述主管理接口单元用于提供所述主中央处理单元与所述各交换业务模块进行网络层面信息交互的接口；所述数据链路单元包括若干条物理连接线，其中每条物理连接线的两端连接两个不同的交换业务模块，用于该两交换业务模块进行数据层面的数据交换。
为解决上述技术问题之二，本发明的技术方案是：一种电力信号与网络信号互相转换的方法，电力信号通过电力猫将信号调制成网络信号，然后通过RJ45接口模块将该网络信号传输到POE交换机中，POE交换机的网络信号再向外部终端输送；外部的网络信号依次通过POE交换机和RJ45接口模块传输到电力猫中，电力猫将该部分的网络信号耦合到电力线中进行输送。
作为改进，所述电力猫包括电源板、收/发滤波器、中央处理器、高速以太网模块和Flash储存器；所述电源板与中央处理器和收/发滤波器连接，所述中央处理器分别与收/发滤波器、高速以太网模块、Flash储存器连接；所述电源板包括电力线信号耦合器和交直流转换单元，电力线信号耦合器和交直流转换单元均与市电输入插头连接，交直流转换单元向中央处理器、高速以太网模块和Flash存储器供电；电力线信号耦合器与收/发滤波器连接；所述POE交换机包括电源转换模块、主控模块和内置电源模块；所述内置电源模块外接交流电输入并转换成直流电输出，通过电源转换模块为主控模块供电；所述电源转换模块向RJ45接口供电，所述主控模块通过RJ45接口与外部终端连接进行数据信号通信；电力线信号耦合器将电力线上的信号提取并通过收/发滤波器传输到中央处理器，中央处理器将电力信号调制成以太网信号并通过高速以太网模块传输到RJ45接口模块；POE交换机中的主控模块接收到以太网信号后通过RJ45接口向外部终端传输。
作为改进，所述RJ45接口模块包括与所述高速以太网模块连接的第二RJ45接口和与所述主控模块连接的第一RJ45接口。
作为改进，所述电源转换模块包括POE功能模块，其中POE功能模块中包括供电设备PSE和受电设备PD。
作为改进，所述主控模块包括主中央处理单元、主管理接口单元和数据链路单元；所述主中央处理单元用于通过主管理接口单元在网络层面集中管理各所述交换业务模块，实现对各交换业务模块的网络协议管理和维护；所述主管理接口单元用于提供所述主中央处理单元与所述各交换业务模块进行网络层面信息交互的接口；所述数据链路单元包括若干条物理连接线，其中每条物理连接线的两端连接两个不同的交换业务模块，用于该两交换业务模块进行数据层面的数据交换。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
本发明不仅具有电力猫的功能而且还具有交换机的功能。其特点在于在原有功能的基础上提高网络传输的速率，并增加了POE模块功能，实现一种多功能的电力猫交换机的设备。目的在于使电力猫调制解调器在提供网络接入功能的同时，也能为终端提供电源。本发明完全可以使电力信号与网络信号共存，和控制电力的技术设备完全不同的频率，并不会互相干扰。既解决了网络传输过程中，信号传输受地方布线限制的问题，也解决了终端设备需要供电的问题，强大的功能设备，利用电力线作为媒介，很轻松的就可以将遍布住宅各角落的信息家电﹑PC等连为一体，方便管理、节省成本。
附图说明
图1为一种具有POE与电力猫功能的设备示意图。
图2为电力猫结构示意图。
图3为POE交换机结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种电力猫交换设备，包括电力猫和POE交换机，所述电力猫通过RJ45接口模块与所述POE交换机连接。
如图2所示，所述电力猫包括电源板、收/发滤波器、中央处理器、高速以太网模块和Flash储存器；所述电源板与中央处理器和收/发滤波器连接，所述中央处理器分别与收/发滤波器、高速以太网模块、Flash储存器连接。所述的电力猫为PLC模块。所述高速以太网模块主要是进行物理层与MAC层之间的数据转换，实现与中央处理器之间的网络信号传输；本发明采用了高速以太网模块以及同时提供低速率通道和高速率通道的中央处理器，可实现高达500Mbps的传输速率，满足了用户的需求；本发明增设了低功耗管理单元，可以通过设置多种触发条件，使得设备在一定情况下进入休眠模式从而降低功耗，达到绿色环保的目的。所述电源板包括电力线信号耦合器和交直流转换单元，电力线信号耦合器和交直流转换单元均与市电输入插头连接，交直流转换单元向中央处理器、高速以太网模块和Flash存储器供电；电力线信号耦合器与收/发滤波器连接。所述电力线信号耦合器利用电磁互感技术，在电力网上安装耦合磁环的方法，把电力桥集器的PLC载波频率加载到电网上。所述交直流转换单元包括自适应调整模块和模式切换单元，模式切换单元包括浮充模块和活化模块，交直流转换单元用于将交流电源转换为直流电源提供给各应用模块。
如图3所示，所述POE交换机包括电源转换模块、主控模块和内置电源模块；所述的POE交换机可以为整个设备提供16-24个接口，以供不同的设备同时使用。所述主控模块主要采用POE技术，其中POE技术可以实现基于局域网的供电系统或有源以太网，使得整个设备可以为其他的使用电器提供电源；主控模块包括主中央处理单元、主管理接口单元和数据链路单元；所述主中央处理单元用于通过主管理接口单元在网络层面集中管理各所述交换业务模块，实现对各交换业务模块的网络协议管理和维护；所述主管理接口单元用于提供所述主中央处理单元与所述各交换业务模块进行网络层面信息交互的接口；所述数据链路单元包括若干条物理连接线，其中每条物理连接线的两端连接两个不同的交换业务模块，用于该两交换业务模块进行数据层面的数据交换；所述主控模块通过RJ45接口与外部终端连接进行数据信号通信。所述内置电源模块外接交流电输入并转换成直流电输出，通过电源转换模块为主控模块供电。所述电源转换模块包括POE功能模块，其中POE功能模块中包括供电设备PSE和受电设备PD，所述电源转换模块向RJ45接口供电。
所述RJ45接口模块包括与所述高速以太网模块连接的第二RJ45接口和与所述主控模块连接的第一RJ45接口；第一RJ45接口和第二RJ45接口通过主板上的布线相连。RJ45接口模块用于将POE功能模块处理后的下行数据信号发送给终端，将终端的上行数据信号发送给POE功能模块，以及POE功能模块处理后的低压直流电源输送给终端。
电力线信号耦合器将电力线上的信号提取并通过收/发滤波器传输到中央处理器，中央处理器将电力信号调制成以太网信号并通过高速以太网模块传输到RJ45接口模块；POE交换机中的主控模块接收到以太网信号后通过RJ45接口向外部终端传输。
外部的以太网信号通过RJ45接口传输到POE交换机的主控模块中，主控模块将该以太网信号通过高速以太网模块传输到中央处理器中；中央处理器将信号传输到收/发滤波器，电力线信号耦合器将收/发滤波器过滤后的信号耦合到电力线中进行输送。
本发明电力猫交换机设备不仅具有500Mbps的高速率，而且还具有16-24个接口，使信号传输距离更长，网络适应性更好，带宽更高；在与设备的连接方面，还能为受电设备提供所需的用电来源，极大地提高电力猫或交换机独有的性能，使其成为一种抗干扰能力强、扩展便利、高性能、安全性好的新型网络连接设备。
Claims (9)
1.一种电力猫交换设备，其特征在于：包括电力猫和POE交换机，所述电力猫通过RJ45接口模块与所述POE交换机连接；
所述电力猫包括电源板、收/发滤波器、中央处理器、高速以太网模块和Flash储存器；所述电源板与中央处理器和收/发滤波器连接，所述中央处理器分别与收/发滤波器、高速以太网模块、Flash储存器连接；
所述电源板包括电力线信号耦合器和交直流转换单元，电力线信号耦合器和交直流转换单元均与市电输入插头连接，交直流转换单元向中央处理器、高速以太网模块和Flash存储器供电；电力线信号耦合器与收/发滤波器连接；
所述POE交换机包括电源转换模块、主控模块和内置电源模块；所述内置电源模块外接交流电输入并转换成直流电输出，通过电源转换模块为主控模块供电；所述电源转换模块向RJ45接口供电，所述主控模块通过RJ45接口与外部终端连接进行数据信号通信；
电力线信号耦合器将电力线上的信号提取并通过收/发滤波器传输到中央处理器，中央处理器将电力信号调制成以太网信号并通过高速以太网模块传输到RJ45接口模块；POE交换机中的主控模块接收到以太网信号后通过RJ45接口向外部终端传输；
外部的以太网信号通过RJ45接口传输到POE交换机的主控模块中，主控模块将该以太网信号通过高速以太网模块传输到中央处理器中；中央处理器将信号传输到收/发滤波器，电力线信号耦合器将收/发滤波器过滤后的信号耦合到电力线中进行输送。
2.根据权利要求1所述的一种电力猫交换设备，其特征在于：所述RJ45接口模块包括与所述高速以太网模块连接的第二RJ45接口和与所述主控模块连接的第一RJ45接口。
3.根据权利要求1所述的一种电力猫交换设备，其特征在于：所述电源转换模块包括POE功能模块，其中POE功能模块中包括供电设备PSE和受电设备PD。
4.根据权利要求1所述的一种电力猫交换设备，其特征在于：所述主控模块包括主中央处理单元、主管理接口单元和数据链路单元；
所述主中央处理单元用于通过主管理接口单元在网络层面集中管理各所述交换业务模块，实现对各交换业务模块的网络协议管理和维护；
所述主管理接口单元用于提供所述主中央处理单元与所述各交换业务模块进行网络层面信息交互的接口；
所述数据链路单元包括若干条物理连接线，其中每条物理连接线的两端连接两个不同的交换业务模块，用于该两交换业务模块进行数据层面的数据交换。
5.一种电力信号与网络信号互相转换的方法，其特征在于：电力信号通过电力猫将信号调制成网络信号，然后通过RJ45接口模块将该网络信号传输到POE交换机中，POE交换机的网络信号再向外部终端输送；
外部的网络信号依次通过POE交换机和RJ45接口模块传输到电力猫中，电力猫将该部分的网络信号耦合到电力线中进行输送。
6.根据权利要求5所述的一种电力信号与网络信号互相转换的方法，其特征在于：所述电力猫包括电源板、收/发滤波器、中央处理器、高速以太网模块和Flash储存器；所述电源板与中央处理器和收/发滤波器连接，所述中央处理器分别与收/发滤波器、高速以太网模块、Flash储存器连接；所述电源板包括电力线信号耦合器和交直流转换单元，电力线信号耦合器和交直流转换单元均与市电输入插头连接，交直流转换单元向中央处理器、高速以太网模块和Flash存储器供电；电力线信号耦合器与收/发滤波器连接；
所述POE交换机包括电源转换模块、主控模块和内置电源模块；所述内置电源模块外接交流电输入并转换成直流电输出，通过电源转换模块为主控模块供电；所述电源转换模块向RJ45接口供电，所述主控模块通过RJ45接口与外部终端连接进行数据信号通信；
电力线信号耦合器将电力线上的信号提取并通过收/发滤波器传输到中央处理器，中央处理器将电力信号调制成以太网信号并通过高速以太网模块传输到RJ45接口模块；POE交换机中的主控模块接收到以太网信号后通过RJ45接口向外部终端传输。
7.根据权利要求5所述的一种电力信号与网络信号互相转换的方法，其特征在于：所述RJ45接口模块包括与所述高速以太网模块连接的第二RJ45接口和与所述主控模块连接的第一RJ45接口。
8.根据权利要求5所述的一种电力信号与网络信号互相转换的方法，其特征在于：所述电源转换模块包括POE功能模块，其中POE功能模块中包括供电设备PSE和受电设备PD。
9.根据权利要求5所述的一种电力信号与网络信号互相转换的方法，其特征在于：所述主控模块包括主中央处理单元、主管理接口单元和数据链路单元；
所述主中央处理单元用于通过主管理接口单元在网络层面集中管理各所述交换业务模块，实现对各交换业务模块的网络协议管理和维护；
所述主管理接口单元用于提供所述主中央处理单元与所述各交换业务模块进行网络层面信息交互的接口；
所述数据链路单元包括若干条物理连接线，其中每条物理连接线的两端连接两个不同的交换业务模块，用于该两交换业务模块进行数据层面的数据交换。
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