直流远供电源在通信系统的应用

1、概述
       随着通信网络技术的发展演进和通信全业务的展开，室内外分布系统、WLAN、PON等已成为通信网络覆盖和接入网的主要建设方式，主要以BBU+RRU、FTTX、WIFI组网方式的建站模式广泛应用。在通信网络建设中，各室内外型设备及各种不同应用场景(如：城市中心区域、偏远地区、商务楼信号覆盖、高校宿舍信号覆盖、铁路和道路沿线覆盖)，存在着部分场所因场地空间所限或部分站点无交流电(或不稳定) ，直接影响基站的选址开通；现有小型电源存在电池被盗现象；小型UPS供电，电池寿命很难保证，损坏率较高；分散式供电设备多,维护量大等问题。

2、直流远供电源系统组成
       直流远程供电系统，主要包括提供通信设备正常运行的直流电源系统及馈电线路，由局端直流远供电源、远端降压适配器单元或电源分配箱等组成。
       ⑴ 局端设备：直流远供电源
       直流远供电源系统，主要由DC-DC升压模块、监控模块、输入输出配电单元、侦测保护单元等组成。系统有嵌入式、壁挂式以及与48VDC电源集成一体化柜式等结构。输入电压为-48VDC，输出为280VDC或380VDC，具有输入输出电压侦测、单个模块输出电流、工作状态侦测、输出分路熔断侦测、防雷器状态侦测、强电入侵、漏电流保护、远程监测控制等功能。
       ⑵ 远端设备
       远端设备主要由电源分配箱和降压适配器等组成。在远端有多个设备时，电源分配箱用于分路配电和保护及防雷的作用。远端通信设备（如：RRU）为48VDC供电时，采用远端降压适配器，其输入电压为225VDC~440VDC，输出为48VDC，远端通信设备(如：网络交换机)为220VAC供电时，则用280VDC直接供电。

3、直流远程供电的应用范围
       远程供电方案适于为通信网络中各种低功耗设备、室外型设备和特殊应用场景设备提供电力，如网络末梢位置分散的小(微)型通信设备，如：2G/3G的RRU拉远基站、室内分布系统，高铁沿线带状覆盖基站、WLAN网络的接入交换机及AP设备、小区楼宇接入网GPON的远端ONU设备，以及一些不易解决交流供电等各种特殊场景。
       远供电源可适用的设备，如2G/3G：BBU、RRU、直放站、干线放大器， WLAN：楼道交换机、AP设备，GPON：ONU单元，其他各种低功耗网络设备等。
       一般主要的组网结构有：链形结构、网状结构、星形结构。但从建设成本、可靠稳定性等多方面均衡分析，一般以链式组网为主要建设模式，部分特殊站点可采用星形或环形组网模式。

4、 直流远程供电的应用方案
       ⑴ - 48VDC升压至直流280VDC（或380VDC）远供方式
       ① 在中心基站内增加一套直流远供电源（如基站内如有19英寸机柜的空余位置可以选择嵌入式远供电源，反之可以采用壁挂式的直流远供电源系统），利用已有的直流-48VDC通信电源，经局端远供电源设备升压为直流280VDC (可调范围240VDC~380VDC)传送至远端，远端设备如需要48VDC直流电输入时，可选远端降压适配电源（带输入输出防雷），降压至-48VDC，为远端通信设备供电（如RRU），保证远端设备的正常运行。参见图1。

图1直流远供电源典型供电方案

       ② 远端设备为220VAC供电型式，可以直接采用280VDC远供电源输入，在输入前可增加输入防雷配电箱，然后再为远端通信设备供电（如WLAN），保证远端设备的正常运行。 参见图2。

图2远端站点直接采用280VDC远供方案

       ③ 如220VAC与48VDC的远端通信设备共同存在时，可以增加一个远端降压适配器给48VDC通信设备供电。参见图3。

图3远端站点增加降压适配器供电方案

       ④  如果远端有多个设备时，可以根据现场情况在远端增加一个电源分配箱，从局端过来的复合光钎或专用电缆，拉到远端后先进入电源分配箱，再由分配箱分别接入远端的各个设备(如WLAN)进行直接供电（为安装维护、成本等考虑，远端设备建议选用交流220VAC供电输入的设备机型，支持高压直流输入）。如远端设备为只支持48VDC输入时，需在通信设备（如RRU）前端增加远端降压适配器，从而保证通信正常运行。参见图4。

图4远端站点增加电源分配箱方案

       在中心基站内增加一套直流远供电源，升压为直流280VDC传送至远端，远端设备端如有交流电时，可以在远端设备前端增加一个双路电源切换箱。当远端当地有市电时，可以采用交流直接供电，当市电出现异常时自动切换到280VDC远供电源供电，在切换过程中确保远端设备不间断工作，从而达到节能的效果。如远端设备为只支持48VDC直流电输入时，可在电源切换箱后端增加远端降压适配电源降压至-48VDC，为远端通信设备供电，保证远端设备的正常运行。参见图5。

图5 远端站点增加双路电源切换箱方案

       ⑵ 新建站（网点）280V直流远供及近端-48V供电方式
        中心基站内新建局端组合电源系统，可以采用由-48VDC电源与280VDC远供电源集成在一个机柜中，2种系统可以采取由同一个监控模块进行侦测控制、同时可以纳入集中监控上传至监控中心。其他的如-48VDC蓄电池组、配电及防雷单元与传统的电源一致，系统输入为220V/380V交流市电，输出为-48VDC和280VDC (可调范围：240VDC~380VDC)两组直流电源。其中48VDC电源可以给电池和近端的48VDC通信设备进行供电，280VDC系统输出通过复合光钎或专用电缆拉至远端，给远端的通信设备供电。当局端市电停电时，由48VDC电池组直接给负载供电和280VDC远供系统进行供电，从而保证近端远端的通信设备正常运行。参见图6。

图6 新建站（网点）近端48V供电及远端280V直流远供方案

5 、远供电源应用要素  
       在规划确认远程供电应用前，应对现场进行勘察，同时必须考虑每条远供线路上远端站点数量总功耗计算等。远供电源应用需要先考虑以下几点要素。
       ⑴ 负载功耗
       须根据设备负载功耗（峰値）并考虑一定的冗余度，换算出最大安全工作电流及正常工作电压波动范围，以确定远供设备功率配置。为保证远供设备的安全、可靠运行，局端设备每端（套）远程供电设备的模块配置数量须采用N+1冗余方式，远端设备须根据其应用场合环境等冗余供电容量。
       ⑵ 传输距离
       由局端设备（供电网点）至远端设备负载之间的距离，它决定传输线缆的压降及功率衰减等，决定传输线缆的技术规格。
       ⑶ 传输线缆程式、线质、线径选择
       传输线缆程式（复合缆、专用缆）、线质（电阻率）、线径（截面积）选择，须严格按照相关《技术规范》标准，科学严谨计算传输线缆的电阻値、安全电流、压降等技术数据，综合各种因素确定传输线缆技术规格。
       ⑷ 局端48VDC通信电源设备的容量，及电池后备时间
       需要计算目前的实际需求容量，加上准备增加的远供电源的实际容量，考虑是否需要对原先的48VDC电源设备进行扩容，及电池是否满足增加远供设备后的后备时间。

6、 结语
       直流远供电源系统的应用，将进一步保障通信设备正常运行，更好地解决各种不同应用特殊场景的供电问题，提高和优化电源设备运行效率，降低建设与维护成本，保障各类通信设备安全、可靠、稳定的供电。