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一,、前言 目前,，在3G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中開始使用分布式基站或小型基站來完成網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋，由于該類基站建站方便,，費(fèi)用低,，網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果好，日益受到重視,；但同時(shí)物理站點(diǎn)數(shù)量大量增加,，這樣在組網(wǎng)建網(wǎng)過程中設(shè)備用電問題也就凸顯出來，采用傳統(tǒng)的就近取電,、辦電建站的費(fèi)用較大,，同時(shí)結(jié)合地方社會(huì)環(huán)境的不同還會(huì)增加許多辦電的附加費(fèi)用。同樣,，在FTTx建設(shè)中用戶端ONT的取電也面臨相同的問題,。為了解決上述建網(wǎng)過程中存在的問題，我沒采用光電混合纜產(chǎn)品,，并根據(jù)大距離供電需求,，引入直流遠(yuǎn)供設(shè)備，形成高壓直流遠(yuǎn)供電系統(tǒng),，該系統(tǒng)可以提供不間斷電源,，具有安全可靠等特點(diǎn)。 二,、光電混合纜 光電混合纜的結(jié)構(gòu)是將單?；蚨嗄９饫w套入由高模量的聚脂材料做成的松套管中，套管內(nèi)填充光纖油膏,，同時(shí)加入一根或多根絕緣電纜與松套管一起絞合在中心加強(qiáng)件上形成纜芯,，纜芯間隙應(yīng)添加阻水物，纜芯外同時(shí)含有必要的隔離層,，并根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合光電混合纜可設(shè)計(jì)成單層鋁帶鎧裝護(hù)套或單層鋼帶鎧裝護(hù)套光纜用于管道,、非自承式架空等場(chǎng)合敷設(shè)，如果光纜需要進(jìn)行直埋敷設(shè),，其結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為雙層護(hù)套,，典型結(jié)構(gòu)圖1所示。  圖1 光電混合纜典型結(jié)構(gòu)圖
光電混合纜是一種新型的接入方式,，它集光纖和饋電線于一體,，同時(shí)解決光纖通信和設(shè)備用電問題，傳輸過程中光信號(hào)和電能傳輸不會(huì)發(fā)生相互干擾現(xiàn)象,，既保留了普通光纖光纜的特性而且還能滿足低壓輸電電纜的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),，其主要優(yōu)點(diǎn)有：1,、外徑小，重量輕,，占用空間?。ㄍǔＧ闆r下用多根線纜才能解決的系列問題，在此可以用一根光電混合纜來代替）,； 2,、客戶采購(gòu)成本低，施工費(fèi)用低,，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用低,； 3、具有優(yōu)越的彎曲性能和良好的耐側(cè)壓性能,，施工方便,； 4、同時(shí)提供多種傳輸技術(shù),，設(shè)備的適應(yīng)性高,、可擴(kuò)展性強(qiáng)，產(chǎn)品適用面廣,； 5,、可提供巨大的帶寬接入； 6,、節(jié)約成本,，可將光纖作為預(yù)留之用，避免了二次布線,； 7,、解決網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中設(shè)備用電問題，避免重復(fù)布放供電線路,。 三,、高壓直流遠(yuǎn)供電系統(tǒng) 雖然我們可以通過光電混合纜直接給遠(yuǎn)端設(shè)備供電和傳輸信息，但是因3G或FTTx建設(shè)中遠(yuǎn)端用的設(shè)備RRU或ONT往往與電源處距離較遠(yuǎn),，由于饋電線中存在線路損耗問題，且隨著傳輸距離的加長(zhǎng)而增大,。因此,，高壓直流遠(yuǎn)供電無疑是解決長(zhǎng)距離通信的最佳方案。高壓直流遠(yuǎn)供電系統(tǒng)的原理是將機(jī)房?jī)?nèi)開關(guān)電源的48 V 直流電通過遠(yuǎn)供電源局端設(shè)備隔離升壓到約200～400 V 直流高壓,，將直流高壓電通過光電混合纜中饋電線傳輸?shù)竭h(yuǎn)端設(shè)備處,，傳輸過程中電源處于對(duì)地懸浮狀態(tài)，通過遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行電壓逆變,，變換到遠(yuǎn)端設(shè)備所需電壓（如DC48 V 或AC220V）,，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端設(shè)備正常通信,，如圖2。  圖2 高壓直流遠(yuǎn)端供電原理圖 由于遠(yuǎn)供電源采用機(jī)房的不間斷電源為接入電源,，所以其本身為不間斷電源,，而遠(yuǎn)供系統(tǒng)的升壓功能主要作用是減少傳輸線路的中的電功率損耗，遠(yuǎn)端設(shè)備的降壓主要為通信設(shè)備提供穩(wěn)定的工作電壓,。傳輸過程中采用光電混合纜的主要作用是將光路傳輸與電路傳輸復(fù)合到同一根纜上,，減少二次施工帶來的不必要的麻煩，同時(shí)也降低了采購(gòu)成本和維護(hù)成本,。 四,、遠(yuǎn)供電相關(guān)設(shè)備 遠(yuǎn)供電系統(tǒng)的設(shè)備主要分為兩大部分：局端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備。局端設(shè)備是整個(gè)遠(yuǎn)供系統(tǒng)的核心,，可以完成–48V直流隔離升壓的功能,，便于長(zhǎng)距離傳輸，一般應(yīng)具有如下安全功能： 1,、采用直流隔離升壓技術(shù),，保證直流電壓輸出對(duì)地處于懸浮狀態(tài)； 2,、具有輸出過壓,、輸出過載和輸入過壓、輸入欠壓保護(hù)功能,； 3,、開路保護(hù)：當(dāng)傳輸線路（正極或負(fù)極電纜）部分或全部被破壞時(shí)，為確保維護(hù)人員與設(shè)備安全,，系統(tǒng)告警,，切斷高壓輸出； 4,、短路保護(hù)：當(dāng)傳輸線路中,，某處電纜的正極與負(fù)極短接時(shí)，為了保證設(shè)備和線路的安全,，系統(tǒng)告警,，切斷高壓輸出,； 5、漏電保護(hù)：當(dāng)遠(yuǎn)供傳輸線路中任何一處對(duì)地絕緣阻抗下降,，產(chǎn)生對(duì)地電流時(shí) （≥15mA）,，系統(tǒng)告警，切斷高壓輸出,，可最大限度確保人身與設(shè)備的安全,； 6、強(qiáng)電入侵保護(hù)：當(dāng)局端設(shè)備檢測(cè)到有市電與遠(yuǎn)供傳輸線路產(chǎn)生搭接時(shí),，系統(tǒng)告警,，切斷局端的高壓輸出，可保證設(shè)備和線路安全,； 7,、防雷保護(hù)：局端輸出端具有防雷、防浪涌功能,，防雷等級(jí)不小于20KA,；而在實(shí)際使用過程中，防雷保護(hù)是必不可少的功能,，多次實(shí)踐證明在多雷地區(qū)使用遠(yuǎn)供電系統(tǒng),，沒有完備的防雷保護(hù)功能會(huì)因雷擊引起設(shè)備及線路損壞； 8,、報(bào)警功能：當(dāng)系統(tǒng)保護(hù)時(shí),，具有聲、光報(bào)警功能,，可實(shí)現(xiàn)不同的保護(hù)狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的指示燈,；方便維護(hù)人員查障。 遠(yuǎn)端設(shè)備是將輸入的直流高壓或者交流220V變換成穩(wěn)定的直流-48V,，為遠(yuǎn)端設(shè)備提供所需電源,，一般應(yīng)具有如下安全功能： 1、寬范圍直流輸入,、DC/DC降壓功能,； 2、輸出短路,、過壓,、過流保護(hù)功能； 3,、直流輸入端防雷保護(hù)（等級(jí)20kA）,。 在實(shí)際使用過程中,，高壓直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)使用的安全性往往成為關(guān)注的問題,。在高壓直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)中,，正常供電的正負(fù)兩級(jí)是處在對(duì)地懸浮狀態(tài)，即在不構(gòu)成回路的狀態(tài)下是不會(huì)觸電的,，也就是說單獨(dú)觸碰任何一根正在工作的導(dǎo)線都不會(huì)有觸電的感覺,，也不會(huì)造成任何的人身傷害；同時(shí)局端設(shè)備具備的保護(hù)功能能夠很好的解決這類問題,，在開路,、短路、漏電等情況出現(xiàn)的時(shí)候,，局端設(shè)備可以在0～2秒內(nèi)將切斷高壓輸出,，實(shí)現(xiàn)整個(gè)線路的保護(hù)功能，同時(shí)也在最大程度上起到了保護(hù)人身安全的作用,。 五,、案例概述 目前高壓直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上發(fā)揮了一定的作用，就以BBU+RRU場(chǎng)景為例,，如圖3所示,。BBU安裝在宏基站內(nèi)，RRU×3掛桿,，距BBU所在基站距離≤2Km,。局端：輸入電壓：–48V，輸出電壓：DC350V,，輸出功率：1200W,。安裝在BBU所在的宏基站或接入機(jī)房?jī)?nèi)，取用該基站內(nèi)-48V電源,。中間通過光電混合纜傳輸,。遠(yuǎn)端輸入電壓：DC250～350V，輸出電壓：DC48V,。防水外殼,，外掛于RRU設(shè)備下部，輸出功率：300W×3（同時(shí)為塔上3個(gè)RRU）供電,。  圖3 BBU+RRU場(chǎng)景圖 （1）BBU安裝位置：***老年公寓宏基站； （2）RRU安裝位置：與天線安裝在工人文化宮景觀塔上方,； （3）BBU到RRU的距離：500m,； （4）老年公寓宏基站電源配置：原宏基站開關(guān)電源一臺(tái)，800AH/48V蓄電池兩組,，本次新裝遠(yuǎn)供電源單元一套,，BBU一臺(tái)； 2,、遠(yuǎn)供電源的安裝位置 （1）局端位置：與BBU安裝在同一基站,； （2）遠(yuǎn)端位置：安裝在景觀塔內(nèi)底部,，遠(yuǎn)端與BBU之間的電源線從RRU沿景觀塔內(nèi)部布放到遠(yuǎn)端； （3）傳輸電纜：12B1+4×1.5mm2光電混合纜,、長(zhǎng)度：500m,； 3、測(cè)試設(shè)備 表1 測(cè)試設(shè)備
（1）使用2×10mm2銅纜將開關(guān)電源-48V輸出與遠(yuǎn)供局端-48V輸入正確連接,，藍(lán)色線纜接-48V負(fù)極、黑色線纜接-48V正極,； （2）將光電混合纜內(nèi)銅芯線纜連接到局端輸出的正極和負(fù)極,； （3）將遠(yuǎn)端與防雷模塊安裝在景觀塔底部，光電混合纜內(nèi)銅芯正確連接到防雷模塊輸入端,； （4）防雷模塊輸出端連接到遠(yuǎn)端單元的輸入端,； （5）RRU電源線連接到遠(yuǎn)端單元-48V輸出端； （6）局端加電,，遠(yuǎn)供系統(tǒng)及3個(gè)RRU工作正常,； （7）測(cè)量局端輸入電壓、電流,，局端輸出電壓,、電流，遠(yuǎn)端輸入電壓,、電流,，遠(yuǎn)端單路輸出電壓、電流,，見下表2,。 表2 測(cè)試數(shù)據(jù)
注：經(jīng)計(jì)算局端轉(zhuǎn)換效率：89.4%，遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)換效率：89.5%,。
其安全保護(hù)功能測(cè)試如下：（1）斷開局端設(shè)備正極輸出,，局端立即開路保護(hù)，局端面板開路告警燈常亮,，蜂鳴器報(bào)警,；重新連接好正極，設(shè)備在50S后自動(dòng)恢復(fù)正常工作,； （2）用一根導(dǎo)線直接短接局端輸出的正極,、負(fù)極，局端立即短路保護(hù),，局端面板過載告警燈常亮,，蜂鳴器報(bào)警；去掉短接線，設(shè)備在50S后自動(dòng)恢復(fù)正常工作,； （3）用一根導(dǎo)線的一端接觸到局端輸出的正極,，另一端接觸局端機(jī)殼（保護(hù)地），局端立即漏電保護(hù),，局端面板漏電告警燈常亮，蜂鳴器報(bào)警,；去掉連接線,，設(shè)備在50S后自動(dòng)恢復(fù)正常工作； （4）用一根導(dǎo)線一端接機(jī)房交流電的火線,，另一端接一空開,；另使用一根導(dǎo)線一端接空開，另一端接局端輸出正極,；閉合空開,，局端立即強(qiáng)電保護(hù)，局端面板強(qiáng)電告警燈常亮,，蜂鳴器報(bào)警,；打開空開，設(shè)備在50S后自動(dòng)恢復(fù)正常工作,； （5）用一根導(dǎo)線直接短接遠(yuǎn)端單元輸出的正極,、負(fù)極，遠(yuǎn)端輸出短路保護(hù),，RRU停止工作,；去掉短接線，遠(yuǎn)端設(shè)備輸出正常工作,，RRU恢復(fù)工作,。 5、結(jié)論 經(jīng)過本次測(cè)試,，一套遠(yuǎn)供電源設(shè)備可以為3個(gè)RRU設(shè)備進(jìn)行供電,，且具備輸出開路保護(hù)、短路保護(hù),、漏電保護(hù),、強(qiáng)電搭接保護(hù)、自動(dòng)恢復(fù)等各種功能,，并且反應(yīng)靈敏的特點(diǎn),，局端、遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)換效率較高,。 六,、光電混合纜產(chǎn)品面臨的問題 光電混合纜產(chǎn)品最早出現(xiàn)是為解決短距離供電和通信應(yīng)用而開發(fā)的，但是隨著我國(guó)3G網(wǎng)絡(luò)和FTTx發(fā)展的需求，遠(yuǎn)端設(shè)備或終端設(shè)備的供電問題變得越來越突出,，各運(yùn)營(yíng)商從成本和安全等方面考慮,，集光纖和饋電線于一體光電混合纜無疑是最好的選擇，而遠(yuǎn)供電設(shè)備的引入正好滿足運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的新需求,。通過直流高壓遠(yuǎn)供系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離,、安全、可靠的供電需求,。2008年至今,，國(guó)內(nèi)光電混合纜產(chǎn)品需求突飛猛進(jìn)，但是隨至而來的問題是出現(xiàn)了惡性競(jìng)爭(zhēng),，一些不規(guī)范,、不達(dá)標(biāo)的光電混合纜開始在市面上出現(xiàn)，如導(dǎo)線截面積不達(dá)標(biāo),、絕緣層厚度不達(dá)標(biāo),、隔熱耐電壓不達(dá)標(biāo)等結(jié)構(gòu)性缺陷或質(zhì)量問題相繼出現(xiàn)，這導(dǎo)致在高壓直流供電過程中容易出現(xiàn)溫度偏高導(dǎo)致的通信不穩(wěn),、供電不穩(wěn),、漏電等質(zhì)量隱患，更有甚者因結(jié)構(gòu)性缺陷而導(dǎo)致在維護(hù)時(shí)出現(xiàn)人員傷亡等重點(diǎn)安全事故,。 七,、總結(jié) 我公司從1998年開始就從事光電混合纜產(chǎn)品的開發(fā)和制造，近年來根據(jù)市場(chǎng)需求,，聯(lián)合遠(yuǎn)供電設(shè)備優(yōu)秀企業(yè)進(jìn)行高壓直流遠(yuǎn)供方案的試點(diǎn)和推廣,，并成功運(yùn)營(yíng)多年，由于其安全,、可靠,、方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),，相信其將在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和4G時(shí)代具有更廣闊的市場(chǎng)空間,。 |
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