關于遠供電源在W—LAN建設中的應用

摘 要：本文從現有W-LAN組網架構、現有供電方案存在問題、直流遠供技術原理、直流遠供設備功能、直流遠供技術應用案例等方面進行分析，論述了W-LAN網絡建設中采用直流高壓遠程供電技術解決末端設備供電問題的方案。

關鍵詞：W-LAN 直流高壓遠程供電 解決方案

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0132-04

無線局域網（Wireless Local Area Network）是以射頻無線電波通信技術構建的局域網，雖不采用纜線，但也能提供傳統有線局域網的所有功能。無線數據通信不僅可以作為有線數據通信的補充及延伸，而且還可以與有線網絡環境互為備份。這種無線建網與高速網絡接入技術近幾年來受到廣泛的關注并發展為網絡技術市場上一個耀眼的亮點。

在W-LAN網絡建設中，末端用戶側網絡覆蓋設備的安裝選址一直是一個難點，同時帶來的就是設備供電辦理問題。對于W-LAN網絡建設在規劃設計期如何做好全網覆蓋，解決站點選址和設備供電，保證網絡質量，尚待進一步研究。

1 W-LAN組網架構分析

當前，W-LAN網絡建設中廣泛采用FAT AP方案，該方案具有低成本，高帶寬，終端普及率高，熱點覆蓋快速簡單，充分利用承載網絡資源的優點。見圖1所示。

該種方案中，用戶側通過匯聚交換機、接入交換機和AP設備實現網絡覆蓋，而以上網絡覆蓋設備的供電問題，成為了目前W-LAN建設中的一個瓶頸。當前采用的方案為就近取用市電，但其弱點很明顯：取電協調困難，市電穩定性無法保證，后期維護量大。嚴重影響了W-LAN網絡建設的速度和運營商網絡服務質量。

2 解決用戶側網絡覆蓋設備供電的方案

在W-LAN系統末端網絡覆蓋設備供電問題解決方案中，直流高壓遠程供電方案是優選之一。直流高壓遠程供電系統由局端設備、遠端設備和傳輸線纜組成。局端設備是遠供系統的核心，將取自開關電源的直流-48 V電源隔離升壓到250～400 V（DC/DC隔離升壓）輸出，具備完整的人身和設備安全保護功能和系統監控功能；遠端設備將局端傳輸至的直流高壓變換成穩定的DC48V/280V，AC220V，根據受電設備不同電壓等級選擇不同型號遠端設備；局端與遠端之間既可以使用復合光纜，又可以使用專用電纜連接，完成直流高壓電源的遠程傳輸，為基站通信設備供電，系統結構圖如圖2所示。

在實際應用中，局端設備安裝在距離熱點用戶最近宏基站/模塊局機房，要求機房具備開關電源和蓄電池組；遠端設備側，根據接入交換機和AP設備電壓等級，可以選擇：（1）局端輸出直流高壓直接為交換機和AP設備供電，要求受電設備輸入電壓大于直流300 V情況下可正常工作，如圖3所示；（2）對于輸入電壓大于直流300 V不能正常工作的受電設備，在受電設備側安裝遠供遠端，降壓輸出直流260 V，為受電設備供電，如圖4所示。根據局端至遠端傳輸距離和路由情況，可以選擇復合光纜或專用鋁纜：距離較近，新建站址可以選用復合光纜，節省管道資源，方便施工；距離較遠，電源改造站址可以選用專用鋁纜，節省投資。負載功率、傳輸線纜截面積與傳輸距離間關系如表1所示。

3 直流遠供設備功能

3.1 局端設備

3.1.1 電氣特性

（1）模塊化設計，功率模塊和控制單元支持在線熱插拔。

（2）主功率部分采用DC/DC隔離升壓方式。

（3）輸出電壓250～400 V連續可調。

（4）可實現多套系統并機使用。

（5）輸出側具備獨立防雷模塊，防雷等級40 kA。

（6）控制單元和防雷模塊并接入系統，損壞后不影響設備正常輸出。

（7）系統具備告警記錄存儲和查詢功能。

（8）完整的保護功能和監控功能，具備RS485通訊接口和干接點。

（9）人身安全保護功能。

直流電相較于交流電安全：直流電流比交流電流易于擺脫；產生相同的刺激效應，恒定的直流電流強度要比交流電流大2～4倍；人體對直流電承現的阻抗遠遠高于交流電；人體對28～300 Hz的交流承現有共振現象，對直流不會有共振現象。

采用懸浮式供電與大地隔離：若人身不慎接觸到供電線路單極時，由于對地不構成環路，不會有電流流過人體。

“開路”保護功能：當傳輸回路（正極或負極電纜）部分或全部被破壞時，系統切斷高壓輸出，輸出線路檢測電壓≤40 V，線路無高壓，保護時間≤30 ms，維護人員觸電幾率很小。

“短路”保護功能：當傳輸回路中，某處電纜的正極與負極短接時，系統切斷高壓輸出，輸出線路檢測電壓≤40 V，線路無高壓，保護時間≤30 ms，可防止線纜過熱。

“漏電”保護功能：當遠供回路任何一處對地絕緣阻抗下降，產生對地電流（≥2 mA），系統切斷局端高壓輸出，輸出線路檢測電壓≤40 V，保護時間≤30 ms，維護人員無觸電的可能。

（10）設備安全保護功能。

輸入過壓、欠壓保護功能，保護時間≤50 ms。

輸出過壓保護功能，保護時間≤20 ms。

輸出過載保護功能，保護時間≤50 ms。

（11）防雷保護：局端輸出端、遠端輸入端具有防雷、防浪涌功能，防雷等級不小于20 kA，可大大降低雷電引入到機房破壞通訊設備的可能性。

3.1.2 監控特性

（1）獨立監控模塊，LCD顯示，具備遠程遙測、遙控和遙信功能。

（2）按RS232/RS485協議格式和通信行業開關電源監控協議格式定義通信協議、設備提供RS232/RS485通訊接口。

（3）可遙測參量包括以下幾個方面。

①局端工作狀態（輸出電壓、電流，故障告警）。

②功率模塊工作狀態（單模塊輸入、輸出電壓、電流，故障告警）。

（4）可遙控參量包括。

①遠程遙控調整局端系統輸出電壓。

②遠程遙控局端系統開、關機，單模塊休眠。

（5）可接收遠端系統監測數據。

（6）利用機房動力監控通道完成遠供電源系統監控。

3.2 遠端設備

（1）獨立防雷盒：內置防雷模塊，防雷等級不小于20 kA；內置熔纖托盤和法蘭盤，復合光纜可在防雷盒內熔接。

（2）遠端寬范圍電壓輸入。

（3）具有輸出過壓、過載保護功能。

（4）多型號選擇：輸出電壓DC48V、DC260V和AC220V，根據受電設備不同電壓等級，選用對應型號遠端。

4 直流高壓遠程供電方案實施情況

4.1 熱點用戶情況

小型底層住宅小區，W-LAN信號覆蓋；4臺交換機，63臺AP設備，樓內AP使用交換機POE供電，樓頂AP使用電纜供電；交換機功耗450 W，AP功耗0.5 W。

4.2 直流高壓遠供方案應用

遠供局端設備安裝在距離W-LAN熱點覆蓋區域最近的宏基站/模塊局機房，輸出功率3000 W；遠端設備與交換機安裝在同一位置，輸出電壓DC260V，輸出功率600 W。

局端距離遠端1 km，鋪設2×10 mm2專用鋁纜，熱點小區內遠端設備之間鋪設2×4 mm2專用鋁纜。實際施工示意圖見圖5所示。

5 結語

應用直流高壓遠程供電方案解決W-LAN末端網絡設備和其他網絡覆蓋設備取電問題，其理論和方法已日益受到業內人士的重視，并且在BBU+RRU分布式基站、室內分布、小型宏基站電源改造等領域也在廣泛應用，其集中取電、集中監控、集中管理的供電方式得到了各方面的認可。

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