通信電源在通信網絡基礎設施中的重要作用探析

譚 剛

（廣西通信規劃設計咨詢有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引 言

1963年我國開始著手研究可控整流器，1965年又開始著手研究直流逆變器和晶體管的直流，1980年初引入了開關式電源技術，1980年中期后將這一技術引入實際應用。這些技術在其他領域中的應用表現出較好的實用性，隨后被引入通信行業。目前，國內普遍使用高頻切換電源。這種通信電源具有諸多優勢，如可接收不同大小的電流、尺寸可以縮小、制造費用較少以及效率較高等。盡管在通信系統中通信電源只占很小的一部分，但會直接影響整個通信網的建設和發展。通信電源無論是在技術上還是在其他方面，都和其他通信設備有很大區別。衡量電力設備性能的重要指標包括可靠性和安全性等，如何改善這些性能成為工作人員需要研究的問題[1-3]。

1 通信電源的定義及其未來發展趨勢

1.1 通信電源的定義

通信電源是保證通信網絡正常運行的供電設施。通信電源設備是整個電網的重要組成部分，如果電源設備出現故障，則會導致通信網絡無法正常使用，對網絡的正常運轉造成影響，輕則暫時喪失通信功能，重則造成治安混亂。尤其是在局域網（Local Area Network）通信建設方面，隨著人們對通信供電需求的不斷增加，通信電源逐漸步入高速發展時期。通信網絡對供電設施的要求非常高，需要保證提供可靠穩定的輸出電壓、電流，同時要求電壓、電流的大小要符合通信設備的實際需求，一旦超出規定的范圍，會導致系統出現故障。通信供電設備的種類較多，討論問題時優先從其可靠性入手。比如，分布式供電可以提高電力設備的可靠性和安全性，主要依靠獨立的電源供應，在系統出現故障時實現及時切換，保證通信系統正常運行[4]。

1.2 通信電源的發展及其特點

通信電源是通信系統的重要組成部分。1963年，我國開始研究可控整流器。1965年，直流晶體管和逆變器技術已經被應用于通信網絡。1980年初，國外的功率轉換技術引入我國，后在通信網絡中得到廣泛應用[5-10]。目前，我國的通信電源普遍采用高頻切換電源，利用率較高。隨著通信業務的不斷進步，通信用戶不斷增加，系統對通信電源提出了更高的要求。

1.2.1 高安全性要求

因為通信電源所在的基站大都位置偏遠，無法經常進行維護與檢測，所以與隨時有人監測的通信局站相比，對其安全性具有較高的要求。

1.2.2 拓寬供電裝置輸入電流的適應范圍

國標規定的通信電源的輸入電壓范圍是-15%～+10%，而目前的輸入電壓范圍已無法適用于市場，即使將輸入電壓拓寬30%也無法適應市場要求?；诖耍F在的主要問題是使用最新的技術設備和裝置，擴大電流適應范圍。

1.2.3 提高機房對通信電源的過電壓保護能力和防潮、防塵能力

因為郊外機房多數無人看守，且時常遭受閃電和大雨，雨后普遍受潮，再加上機房無人清理，導致通信電源頻頻出現故障。所以，設計時應高度重視過電壓防護設計、防潮設計、防塵設計等。對于電壓防護設計，必須保證保護元件的可替換性，使用防潮、防霉、防煙的高科技裝置和器件。

1.2.4 完善機房通信電源和系統的自動化功能

對于日益增多的通信機房，我國當前普遍使用集中式監控管理系統和分散式監控管理系統。這種管理系統的主要優點是能夠利用網絡智能檢測技術對機房的所有數據和信息進行實時監控，同時能對機房所有設備實施操控。這樣當網絡系統發現異常狀況時，監測系統會告警通知維護人員。維護人員不必前往事發地點，可通過遠距離輸入信息實現對設備的操控，及時處理異常情況。一方面可以提高效率，另一方面防患于未然。

2 避錯設計方法

采用增加功能元件參數的使用余量、改善電子元件的穩定性、改善體系結構等方法，有效提高網絡的穩定性。

電子元件是構成整個通信體系的主要組成部分，要想提高整個通信網絡的安全性，關鍵在于提高電子元件的安全性。采用更先進的電子元件改善整體性能，通過高效的避錯設計方法，測試電子元件狀態，替換易發生老化和破損的電子元件，提高整個網絡系統的安全性。

3 提高通信電源可靠性的2個設計原則

3.1 通過避錯設計增強通信電源的可靠性

在政府允許的經濟條件下，盡可能使用高科技、優質的電子元件降低故障發生的可能性，但不要過度提高電子元件的生產成本，通過避錯設計增強通信電源的可靠性，同時減少其他電子設備的制造費用。

3.2 通過容錯設計提升通信電源的可靠性

系統的容錯設計在增強交流供電的安全性和減少故障方面具有優越性。影響通信電源安全性的主要原因有高頻電源模塊、電源監控設備等。解析冗余容錯性的技術是指充分利用系統中各個元器件間的數據冗余，在某個元器件發生故障時及時調整其對應的數據冗余部件，以保證系統在規定數值范圍實現最小功率運行，在維修期間或者出現狀況時能繼續保證系統工作。該方法不僅節約了生產成本，而且經實踐驗證效果明顯，目前已被廣泛采用。

4 通信電源可靠性改進措施

4.1 控制好溫度

在通信電源中，采用的是高頻開關和蓄電池。從頻率轉換觀點來看，該通信電源具有良好的溫度適應性，在-40～40 ℃的溫度范圍仍能正常工作。高頻開關具有較強的實用性，但對干燥度和防塵性的要求較高，否則會影響機器的工作。從電池方面來看，通信電源溫度適應性很差。蓄電池的最佳使用溫度為15～30 ℃，當環境溫度超出此范圍時，電池容量會受到一定影響。溫度在15 ℃以下時，電池容量會隨著時間的推移而不斷減少。在溫度超過30 ℃時，電池壽命將縮短原來的10%。所以，應結合實際情況做好溫度調控，采取降溫、隔熱等措施，改善通信電源的可靠性。

4.2 做好三防保護工作

三防保護是通信供電設備運行的關鍵環節，是電力設備長時間可靠安全運行的保證。第一，防鹽霧、霉變、潮濕等因素的影響。例如，霉變、潮濕以及鹽霧等會對印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）線造成影響，從而降低通信供電的可靠性和安全性。針對這種情況，可以采用防潮涂料噴涂暴露部位，形成一層保護膜，防止潮濕。第二，做好氧化防護工作。通信電源中普遍存在氧化現象，尤其是鋼材零件的氧化現象十分嚴重。氧化會導致零件表面的腐蝕，影響零件的性能，對零件造成嚴重危害，導致零件無法正常工作。所以，必須采用抗氧化劑對零件進行鈍化，以提高其抗氧化性。第三，做好保護措施。外界的損壞必然會對通信供電造成一定影響。為了防止通信電源的損壞和失竊，必須做好相應的防護措施。

4.3 強化應用程序的管理

在通信電源使用過程中，要結合實際情況持續優化供電設施。在通信電源的生產過程中，必須保證其充電性能較好。在存儲、運輸、安裝過程中有可能發生電量損耗的情況，為了保證電源的正常性能發揮，必須進行合理的大容量充電。在移動和安裝通信電源時，要注意接線端端的搬運，不要在接線端施加外力。此外，電力設備應盡量避開易燃物品，放置在空曠的地方。為了防止對通信電源造成不必要的影響，要對其進行必要的清潔工作。

4.4 做好避錯與容錯設計

在條件許可的情況下，應采用高質量、高科技元器件降低故障發生的可能性，并避免因過高的元器件成本導致其他電子設備的制造費用減少，從而影響到其他設備的使用。相對于避錯設計的限制，容錯設計可以提高通信電源的可靠性，使故障發生的可能性降到最低。分析冗余度是指在處理各種軟件冗余的情況下，協調冗余部分，使之處于容許的范圍內，從根本上保證通信電源的正常運轉。既保證了試驗的可行性，又具有良好的實際應用價值。實際上，無論采取何種方法和防護手段，都無法保證系統運行零故障。因此，在預防階段需要持續改進診斷程序，在故障探測方面要綜合網絡設備做好網絡監控，及時隔離故障，并將異常信息及時反饋給主機。工作人員要及時處理和分析異常數據，以最快的速度進行修正，提高工作效率，減少意外的發生。

5 電源管理系統的高可維性和可用性設計方案

通信電源系統的可維性設計，是為了在系統出現問題以后可迅速得到修復。電源模塊采用帶電源插拔方式，即電源模塊在任意情況下均可任意插入和取出。電源的帶電插拔方式能夠及時維護工作質量，同時降低了維護難度。通信電源的故障診斷系統，能夠對通信電源進行實時的監控，可以為供電系統的維護工作提供方便。通過監控系統將發生問題的信息及時反饋給管理人員，以便盡快采取相應的處理方法。

6 結 論

通信電源的維護與管理對通信網絡有著重要的影響，目前提高通信電源可靠性的方法較多，但是在應用中必須結合實際情況進行分析，不斷優化其性能，做好溫度控制，從源頭上保障電源可靠性，才能更好地發揮其作用。