5G背景下通信電源技術(shù)特征及匯聚機(jī)房?jī)?yōu)勢(shì)

薛向華

（吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

0 引 言

目前，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)漸趨成熟，大數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。云計(jì)算技也快速得以普及，被引入科研院校和廣大政企單位，并通過(guò)建立通信技術(shù)服務(wù)中心來(lái)增強(qiáng)管理效率。在5G即將步入人們生活時(shí)，匯聚機(jī)房電源的發(fā)展和研究、電源新技術(shù)的使用、通信設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及服務(wù)信息的高效傳遞就顯得非常重要。

1 通信電源技術(shù)類型

1.1 UPS通信電源系統(tǒng)特征

1.1.1 應(yīng)用理論及范圍

目前，UPS通信電源系統(tǒng)的應(yīng)用較為普遍，此系統(tǒng)經(jīng)多年實(shí)踐已發(fā)展至成熟。其工作模式有離線和在線兩種之分。前者電源功率比較小，易于日常運(yùn)行維護(hù)與管理，適合設(shè)備較少的機(jī)房，性價(jià)比高，但電能使用效率低。后者電源功率較大，在供電期間，能量可較為及時(shí)的轉(zhuǎn)化，能夠提供較為強(qiáng)大的電源動(dòng)力。

UPS通信電源除適用于大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房外，還可用于通信運(yùn)營(yíng)商機(jī)房，如騰訊的云計(jì)算中心、百度的視頻中心以及中國(guó)移動(dòng)運(yùn)算中心等。此類中心所創(chuàng)設(shè)的匯聚機(jī)房中有較多設(shè)備，如各種程控交換機(jī)、存儲(chǔ)器、路由器以及服務(wù)器等。為了保證這些設(shè)備可持續(xù)穩(wěn)定的正常工作，需消耗更多的電量，因此增加了維護(hù)和應(yīng)用成本。采用在線互動(dòng)工作模式能很好地利用在線工作性能，不斷增強(qiáng)UPS通信電源所具有的監(jiān)控能力，而且重視通信電源相關(guān)故障的排查和系統(tǒng)的維修工作。該模式有較高的運(yùn)用效率，能很大程度地提高匯聚機(jī)房的持續(xù)工作能力。

此外，不斷有新技術(shù)加入U(xiǎn)PS通信電源系統(tǒng)，如物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)云監(jiān)控技術(shù)等。開發(fā)和安裝先進(jìn)的UPS電源監(jiān)督控制程序系統(tǒng)，迅猛提高此系統(tǒng)的運(yùn)行性能。此外，該系統(tǒng)運(yùn)用傳感器感應(yīng)技術(shù)，在M2M等傳輸通信中實(shí)現(xiàn)不同主體間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)聯(lián)通，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)通信安全性、技術(shù)性以及可靠性具有保障作用[1]。

1.1.2 技術(shù)特征

UPS電源系統(tǒng)的主要構(gòu)件是電源設(shè)備，與設(shè)備有關(guān)的技術(shù)稱為電源技術(shù)。目前，我國(guó)成熟的是高頻UPS電源技術(shù)。其主要構(gòu)件是IGBT高頻整流器、逆向變換器、電池變換器以及旁路等，具有頻率高、功耗小、節(jié)能環(huán)保、體積小以及重量輕等特點(diǎn)。而且基本采用了全部數(shù)字技術(shù)，因此具有很好的工作成效。在高頻UPS通信電源系統(tǒng)中，工程技術(shù)人員要重點(diǎn)關(guān)注高頻開關(guān)整流器，在其運(yùn)行過(guò)程中還要特別注意電源工作的可靠性。系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工程人員要通過(guò)高頻開關(guān)整流器改善設(shè)備工作效率，降低運(yùn)行中的電力供應(yīng)故障發(fā)生率，改善整體系統(tǒng)運(yùn)行工作狀態(tài)，提高通信電源系統(tǒng)工作效率[2]。

UPS通信電源系統(tǒng)經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展，引入了較多的新技術(shù)。在采納M2M合約的基礎(chǔ)上，還采納了XML和BLUETOOTBXI等協(xié)議。在運(yùn)行時(shí)，引入了射頻識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別技術(shù)包括電子標(biāo)簽和讀寫設(shè)備，利用電磁信號(hào)完成電子標(biāo)簽讀寫、識(shí)別以及遠(yuǎn)程通信，同時(shí)識(shí)別通信距離的遠(yuǎn)與近，區(qū)分出遠(yuǎn)場(chǎng)通信和近場(chǎng)通信。此外，UPS可以自動(dòng)識(shí)別設(shè)備識(shí)別電子標(biāo)簽，完成通信傳輸，達(dá)到數(shù)據(jù)目標(biāo)識(shí)別和目標(biāo)交換。

1.2 直流高壓應(yīng)用技術(shù)

隨著通信行業(yè)及技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成井噴式增長(zhǎng)，匯聚機(jī)房的建筑面積不斷增大，UPS電源負(fù)荷增加，投資隨之增加。直流高壓供電技術(shù)利用直流電震蕩幅度小的特點(diǎn)，能夠提高供電效率，減小設(shè)備消耗，是通信電源技術(shù)的發(fā)展方向，符合通信電源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

1.3 國(guó)家電網(wǎng)交流電直供技術(shù)應(yīng)用

交流直供技術(shù)供電使用的是220 V AC電路電源，可以直接連接通信電源設(shè)備，實(shí)現(xiàn)直接供電。該直供電技術(shù)分為主用電源回路和備用電源回路。其中，備用電源回路可用高壓直流電源或UPS通信電源系統(tǒng)。該交流直供電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是設(shè)備系統(tǒng)耗能少且投資小。

1.4 系統(tǒng)設(shè)備防雷技術(shù)應(yīng)用

為保障長(zhǎng)期載荷長(zhǎng)期工作通信電源設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)揮社會(huì)效益，需要注重防雷電等防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。雷電天氣對(duì)通信系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備的穩(wěn)定工作產(chǎn)生很大沖擊，可能會(huì)使設(shè)備發(fā)生起火等嚴(yán)重事故，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，要采取新型的防雷電技術(shù)，購(gòu)買新型的防雷設(shè)備[3]。選購(gòu)防雷擊元器件設(shè)備時(shí)，要選用與相匹配的消雷器和接閃器等設(shè)備，按照防雷技術(shù)要求，預(yù)設(shè)合理的防雷辦法。對(duì)通信服務(wù)機(jī)構(gòu)交流配電系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行防雷技術(shù)保護(hù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)特別注意雷浪涌電流和市電電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)通信電源設(shè)備系統(tǒng)造成的影響。為抑制雷浪涌電流，工程人員要對(duì)負(fù)荷設(shè)備負(fù)荷系統(tǒng)進(jìn)行分類，科學(xué)利用分級(jí)衰減雷電殘壓技術(shù)衰減能量。工程人員選用放電電流為25 KA的導(dǎo)線做成避雷電路，卡伊對(duì)雷電高壓大電流進(jìn)行緩沖卸荷，從而保護(hù)通信電源設(shè)備。同時(shí)，還要使用交流屏屏蔽防雷保護(hù)，吸收配電系統(tǒng)前端引進(jìn)的高壓脈沖電流，保證傳導(dǎo)電流在電源設(shè)備承受的安全范圍內(nèi)。

1.5 蓄電池應(yīng)用與維護(hù)技術(shù)

在通信電源系統(tǒng)設(shè)備中，蓄電池是其中的關(guān)鍵設(shè)備。其主要作用是承擔(dān)負(fù)載耗能和備份電源設(shè)備。在市電不穩(wěn)定和整流器工作不正常時(shí)，蓄電池首當(dāng)其沖，為通信系統(tǒng)設(shè)備供電。工程技術(shù)人員要實(shí)時(shí)關(guān)注蓄電池工況，及時(shí)進(jìn)行有效維護(hù)。首先，科學(xué)合理地設(shè)置電壓區(qū)間。其次，根據(jù)蓄電池標(biāo)稱工作環(huán)境溫度，調(diào)控匯聚機(jī)房室內(nèi)溫度。最后，工程技術(shù)人員要隨時(shí)觀察蓄電池的外表，看其是否有裂痕和漏液情況。根據(jù)通信電源的工況要求、運(yùn)行可靠性以及穩(wěn)定性要求，應(yīng)該購(gòu)買引進(jìn)免維護(hù)蓄電池設(shè)備。因?yàn)槠涿芊庑暂^好，在工作過(guò)程中很難出現(xiàn)自行放電現(xiàn)象。

1.6 電源集中組網(wǎng)與監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)已無(wú)法滿足時(shí)代要求。為此，加強(qiáng)應(yīng)用電源集中組網(wǎng)和監(jiān)控技術(shù)是不二選擇。該技術(shù)應(yīng)用主要是實(shí)行自動(dòng)化管理辦法措施，達(dá)到對(duì)電源系統(tǒng)設(shè)備的綜合管理。保證通信電源系統(tǒng)可以持續(xù)穩(wěn)定的供電，并實(shí)現(xiàn)遙感監(jiān)控和在線控制。目前，在電力通信電源領(lǐng)域通信電源新技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，電源集中組網(wǎng)與監(jiān)控技術(shù)得到了普及和使用。其實(shí)時(shí)遙感監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行工況，落實(shí)對(duì)通信運(yùn)行工況的及時(shí)監(jiān)控和管理。一旦發(fā)現(xiàn)異?；虺霈F(xiàn)故障，及時(shí)通知工程技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)與維修，盡量避免損壞硬件設(shè)備，保持用戶通信的暢通。

1.7 高頻開關(guān)整流器的分析應(yīng)用

高頻開關(guān)整流器被應(yīng)用在電力通信電源系統(tǒng)中，可以大大提高整體系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。為了更好地提升電力通信電源系統(tǒng)的電源效率，需要?jiǎng)?chuàng)新和完善高頻開關(guān)整流器技術(shù)，科學(xué)評(píng)估且合理利用高頻開關(guān)整流器。在使用過(guò)程中，應(yīng)用整流濾波電路和PFC電路可以將市電轉(zhuǎn)化為恒定電流，保證電流的穩(wěn)定性。利用高頻逆變電路，將恒定電流轉(zhuǎn)化為超高頻交流電，頻率接近兆赫，下一步轉(zhuǎn)化為低壓直流電，為通信傳輸提供電能。高頻開關(guān)整流器有頻率高、功率高、噪聲低、重量輕以及效率高等特點(diǎn)，促使電力通信電源系統(tǒng)的性能更加穩(wěn)定。在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，高頻開關(guān)整流器技術(shù)會(huì)得到進(jìn)一步完善。其在將來(lái)5G時(shí)代的電力通信工程中有更大的使用空間。

2 5G背景下匯聚機(jī)房所涉及通信電源技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在電子技術(shù)、監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)以及信息技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，將開發(fā)出整體化和模塊化的UPS通信電源應(yīng)用系統(tǒng)。5G時(shí)期的UPS通信電源供電系統(tǒng)具有以下趨勢(shì)。

2.1 智能化特征

通信電源智能化是通信電源技術(shù)有效發(fā)展的新方向。其促使UPS正常運(yùn)行得以實(shí)現(xiàn)，并具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，可及時(shí)報(bào)告UPS運(yùn)行數(shù)據(jù)，及時(shí)分析電路運(yùn)行狀態(tài)參量。一旦出現(xiàn)異常或故障，能夠及時(shí)報(bào)警通知，同時(shí)利用人工智能工具準(zhǔn)確判斷故障位置、故障類型、故障級(jí)別以及維護(hù)方法，從而提高通信電源系統(tǒng)的工作效率，確保信息高速公路暢通無(wú)阻。

2.2 數(shù)字化趨勢(shì)

智能化是在數(shù)字化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。目前，UPS電源系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)如了數(shù)字化控制時(shí)期，實(shí)現(xiàn)了模塊數(shù)據(jù)冗余的及時(shí)控制功能，不需要外部中央控制設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)UPS電源系統(tǒng)的流暢運(yùn)行且負(fù)載均衡。例如，當(dāng)UPS模塊A出現(xiàn)故障時(shí)，由控制系統(tǒng)發(fā)出數(shù)字指令就可以將負(fù)載快速切換到UPS模塊B上，繼續(xù)向通信系統(tǒng)設(shè)備提供電能。

3 結(jié) 論

5G時(shí)期的到來(lái)，將建成越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心和應(yīng)用計(jì)算中心。因此需要大量高穩(wěn)定性和高智能化的UPS通信電源設(shè)備系統(tǒng)作為備份電源使用，保證在各種情況下為通信設(shè)備供電，進(jìn)一步提高UPS通信電源技術(shù)水平。