譚 剛

（廣西通信規(guī)劃設(shè)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(guān)式電源技術(shù)，1980年中期后將這一技術(shù)引入實際應(yīng)用。這些技術(shù)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用表現(xiàn)出較好的實用性，隨后被引入通信行業(yè)。目前，國內(nèi)普遍使用高頻切換電源。這種通信電源具有諸多優(yōu)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(tǒng)中通信電源只占很小的一部分，但會直接影響整個通信網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。通信電源無論是在技術(shù)上還是在其他方面，都和其他通信設(shè)備有很大區(qū)別。衡量電力設(shè)備性能的重要指標(biāo)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(fā)展趨勢

1.1 通信電源的定義

通信電源是保證通信網(wǎng)絡(luò)正常運行的供電設(shè)施。通信電源設(shè)備是整個電網(wǎng)的重要組成部分，如果電源設(shè)備出現(xiàn)故障，則會導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)無法正常使用，對網(wǎng)絡(luò)的正常運轉(zhuǎn)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(wǎng)（Local Area Network）通信建設(shè)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(fā)展時期。通信網(wǎng)絡(luò)對供電設(shè)施的要求非常高，需要保證提供可靠穩(wěn)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(shè)備的實際需求，一旦超出規(guī)定的范圍，會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障。通信供電設(shè)備的種類較多，討論問題時優(yōu)先從其可靠性入手。比如，分布式供電可以提高電力設(shè)備的可靠性和安全性，主要依靠獨立的電源供應(yīng)，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時實現(xiàn)及時切換，保證通信系統(tǒng)正常運行[4]。

1.2 通信電源的發(fā)展及其特點

通信電源是通信系統(tǒng)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(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)。1980年初，國外的功率轉(zhuǎn)換技術(shù)引入我國，后在通信網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)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(yè)務(wù)的不斷進(jìn)步，通信用戶不斷增加，系統(tǒng)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(yuǎn)，無法經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)與檢測，所以與隨時有人監(jiān)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(yīng)范圍

國標(biāo)規(guī)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(yīng)市場要求?；诖?，現(xiàn)在的主要問題是使用最新的技術(shù)設(shè)備和裝置，擴(kuò)大電流適應(yīng)范圍。

1.2.3 提高機(jī)房對通信電源的過電壓保護(hù)能力和防潮、防塵能力

因為郊外機(jī)房多數(shù)無人看守，且時常遭受閃電和大雨，雨后普遍受潮，再加上機(jī)房無人清理，導(dǎo)致通信電源頻頻出現(xiàn)故障。所以，設(shè)計時應(yīng)高度重視過電壓防護(hù)設(shè)計、防潮設(shè)計、防塵設(shè)計等。對于電壓防護(hù)設(shè)計，必須保證保護(hù)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(jī)房通信電源和系統(tǒng)的自動化功能

對于日益增多的通信機(jī)房，我國當(dāng)前普遍使用集中式監(jiān)控管理系統(tǒng)和分散式監(jiān)控管理系統(tǒng)。這種管理系統(tǒng)的主要優(yōu)點是能夠利用網(wǎng)絡(luò)智能檢測技術(shù)對機(jī)房的所有數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行實時監(jiān)控，同時能對機(jī)房所有設(shè)備實施操控。這樣當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常狀況時，監(jiān)測系統(tǒng)會告警通知維護(hù)人員。維護(hù)人員不必前往事發(fā)地點，可通過遠(yuǎn)距離輸入信息實現(xiàn)對設(shè)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(shè)計方法

采用增加功能元件參數(shù)的使用余量、改善電子元件的穩(wěn)定性、改善體系結(jié)構(gòu)等方法，有效提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

電子元件是構(gòu)成整個通信體系的主要組成部分，要想提高整個通信網(wǎng)絡(luò)的安全性，關(guān)鍵在于提高電子元件的安全性。采用更先進(jìn)的電子元件改善整體性能，通過高效的避錯設(shè)計方法，測試電子元件狀態(tài)，替換易發(fā)生老化和破損的電子元件，提高整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。

3 提高通信電源可靠性的2個設(shè)計原則

3.1 通過避錯設(shè)計增強(qiáng)通信電源的可靠性

在政府允許的經(jīng)濟(jì)條件下，盡可能使用高科技、優(yōu)質(zhì)的電子元件降低故障發(fā)生的可能性，但不要過度提高電子元件的生產(chǎn)成本，通過避錯設(shè)計增強(qiáng)通信電源的可靠性，同時減少其他電子設(shè)備的制造費用。

3.2 通過容錯設(shè)計提升通信電源的可靠性

系統(tǒng)的容錯設(shè)計在增強(qiáng)交流供電的安全性和減少故障方面具有優(yōu)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(jiān)控設(shè)備等。解析冗余容錯性的技術(shù)是指充分利用系統(tǒng)中各個元器件間的數(shù)據(jù)冗余，在某個元器件發(fā)生故障時及時調(diào)整其對應(yīng)的數(shù)據(jù)冗余部件，以保證系統(tǒng)在規(guī)定數(shù)值范圍實現(xiàn)最小功率運行，在維修期間或者出現(xiàn)狀況時能繼續(xù)保證系統(tǒng)工作。該方法不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且經(jīng)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(jìn)措施

4.1 控制好溫度

在通信電源中，采用的是高頻開關(guān)和蓄電池。從頻率轉(zhuǎn)換觀點來看，該通信電源具有良好的溫度適應(yīng)性，在-40～40 ℃的溫度范圍仍能正常工作。高頻開關(guān)具有較強(qiáng)的實用性，但對干燥度和防塵性的要求較高，否則會影響機(jī)器的工作。從電池方面來看，通信電源溫度適應(yīng)性很差。蓄電池的最佳使用溫度為15～30 ℃，當(dāng)環(huán)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(yīng)結(jié)合實際情況做好溫度調(diào)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(hù)工作

三防保護(hù)是通信供電設(shè)備運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是電力設(shè)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(hù)膜，防止潮濕。第二，做好氧化防護(hù)工作。通信電源中普遍存在氧化現(xiàn)象，尤其是鋼材零件的氧化現(xiàn)象十分嚴(yán)重。氧化會導(dǎo)致零件表面的腐蝕，影響零件的性能，對零件造成嚴(yán)重危害，導(dǎo)致零件無法正常工作。所以，必須采用抗氧化劑對零件進(jìn)行鈍化，以提高其抗氧化性。第三，做好保護(hù)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(yīng)的防護(hù)措施。

4.3 強(qiáng)化應(yīng)用程序的管理

在通信電源使用過程中，要結(jié)合實際情況持續(xù)優(yōu)化供電設(shè)施。在通信電源的生產(chǎn)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(fā)生電量損耗的情況，為了保證電源的正常性能發(fā)揮，必須進(jìn)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(shè)備應(yīng)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(jìn)行必要的清潔工作。

4.4 做好避錯與容錯設(shè)計

在條件許可的情況下，應(yīng)采用高質(zhì)量、高科技元器件降低故障發(fā)生的可能性，并避免因過高的元器件成本導(dǎo)致其他電子設(shè)備的制造費用減少，從而影響到其他設(shè)備的使用。相對于避錯設(shè)計的限制，容錯設(shè)計可以提高通信電源的可靠性，使故障發(fā)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(xié)調(diào)冗余部分，使之處于容許的范圍內(nèi)，從根本上保證通信電源的正常運轉(zhuǎn)。既保證了試驗的可行性，又具有良好的實際應(yīng)用價值。實際上，無論采取何種方法和防護(hù)手段，都無法保證系統(tǒng)運行零故障。因此，在預(yù)防階段需要持續(xù)改進(jìn)診斷程序，在故障探測方面要綜合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做好網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，及時隔離故障，并將異常信息及時反饋給主機(jī)。工作人員要及時處理和分析異常數(shù)據(jù)，以最快的速度進(jìn)行修正，提高工作效率，減少意外的發(fā)生。

5 電源管理系統(tǒng)的高可維性和可用性設(shè)計方案

通信電源系統(tǒng)的可維性設(shè)計，是為了在系統(tǒng)出現(xiàn)問題以后可迅速得到修復(fù)。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(hù)工作質(zhì)量，同時降低了維護(hù)難度。通信電源的故障診斷系統(tǒng)，能夠?qū)νㄐ烹娫催M(jìn)行實時的監(jiān)控，可以為供電系統(tǒng)的維護(hù)工作提供方便。通過監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)生問題的信息及時反饋給管理人員，以便盡快采取相應(yīng)的處理方法。

6 結(jié) 論

通信電源的維護(hù)與管理對通信網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用中必須結(jié)合實際情況進(jìn)行分析，不斷優(yōu)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(fā)揮其作用。