论文部分内容阅读
摘 要：本文从现有W-LAN组网架构、现有供电方案存在问题、直流远供技术原理、直流远供设备功能、直流远供技术应用案例等方面进行分析，论述了W-LAN网络建设中采用直流高压远程供电技术解决末端设备供电问题的方案。
关键词：W-LAN 直流高压远程供电 解决方案
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0132-04
无线局域网（Wireless Local Area Network）是以射频无线电波通信技术构建的局域网，虽不采用缆线，但也能提供传统有线局域网的所有功能。无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及延伸，而且还可以与有线网络环境互为备份。这种无线建网与高速网络接入技术近几年来受到广泛的关注并发展为网络技术市场上一个耀眼的亮点。
在W-LAN网络建设中，末端用户侧网络覆盖设备的安装选址一直是一个难点，同时带来的就是设备供电办理问题。对于W-LAN网络建设在规划设计期如何做好全网覆盖，解决站点选址和设备供电，保证网络质量，尚待进一步研究。
1 W-LAN组网架构分析
当前，W-LAN网络建设中广泛采用FAT AP方案，该方案具有低成本，高带宽，终端普及率高，热点覆盖快速简单，充分利用承载网络资源的优点。见图1所示。
该种方案中，用户侧通过汇聚交换机、接入交换机和AP设备实现网络覆盖，而以上网络覆盖设备的供电问题，成为了目前W-LAN建设中的一个瓶颈。当前采用的方案为就近取用市电，但其弱点很明显：取电协调困难，市电稳定性无法保证，后期维护量大。严重影响了W-LAN网络建设的速度和运营商网络服务质量。
2 解决用户侧网络覆盖设备供电的方案
在W-LAN系统末端网络覆盖设备供电问题解决方案中，直流高压远程供电方案是优选之一。直流高压远程供电系统由局端设备、远端设备和传输线缆组成。局端设备是远供系统的核心，将取自开关电源的直流-48 V电源隔离升压到250～400 V（DC/DC隔离升压）输出，具备完整的人身和设备安全保护功能和系统监控功能；远端设备将局端传输至的直流高压变换成稳定的DC48V/280V，AC220V，根据受电设备不同电压等级选择不同型号远端设备；局端与远端之间既可以使用复合光缆，又可以使用专用电缆连接，完成直流高压电源的远程传输，为基站通信设备供电，系统结构图如图2所示。
在实际应用中，局端设备安装在距离热点用户最近宏基站/模块局机房，要求机房具备开关电源和蓄电池组；远端设备侧，根据接入交换机和AP设备电压等级，可以选择：（1）局端输出直流高压直接为交换机和AP设备供电，要求受电设备输入电压大于直流300 V情况下可正常工作，如图3所示；（2）对于输入电压大于直流300 V不能正常工作的受电设备，在受电设备侧安装远供远端，降压输出直流260 V，为受电设备供电，如图4所示。根据局端至远端传输距离和路由情况，可以选择复合光缆或专用铝缆：距离较近，新建站址可以选用复合光缆，节省管道资源，方便施工；距离较远，电源改造站址可以选用专用铝缆，节省投资。负载功率、传输线缆截面积与传输距离间关系如表1所示。
3 直流远供设备功能
3.1 局端设备
3.1.1 电气特性
（1）模块化设计，功率模块和控制单元支持在线热插拔。
（2）主功率部分采用DC/DC隔离升压方式。
（3）输出电压250～400 V连续可调。
（4）可实现多套系统并机使用。
（5）输出侧具备独立防雷模块，防雷等级40 kA。
（6）控制单元和防雷模块并接入系统，损坏后不影响设备正常输出。
（7）系统具备告警记录存储和查询功能。
（8）完整的保护功能和监控功能，具备RS485通讯接口和干接点。
（9）人身安全保护功能。
直流电相较于交流电安全：直流电流比交流电流易于摆脱；产生相同的刺激效应，恒定的直流电流强度要比交流电流大2～4倍；人体对直流电承现的阻抗远远高于交流电；人体对28～300 Hz的交流承现有共振现象，对直流不会有共振现象。
采用悬浮式供电与大地隔离：若人身不慎接触到供电线路单极时，由于对地不构成环路，不会有电流流过人体。
“开路”保护功能：当传输回路（正极或负极电缆）部分或全部被破坏时，系统切断高压输出，输出线路检测电压≤40 V，线路无高压，保护时间≤30 ms，维护人员触电几率很小。
“短路”保护功能：当传输回路中，某处电缆的正极与负极短接时，系统切断高压输出，输出线路检测电压≤40 V，线路无高压，保护时间≤30 ms，可防止线缆过热。
“漏电”保护功能：当远供回路任何一处对地绝缘阻抗下降，产生对地电流（≥2 mA），系统切断局端高压输出，输出线路检测电压≤40 V，保护时间≤30 ms，维护人员无触电的可能。
（10）设备安全保护功能。
输入过压、欠压保护功能，保护时间≤50 ms。
输出过压保护功能，保护时间≤20 ms。
输出过载保护功能，保护时间≤50 ms。
（11）防雷保护：局端输出端、远端输入端具有防雷、防浪涌功能，防雷等级不小于20 kA，可大大降低雷电引入到机房破坏通讯设备的可能性。
3.1.2 监控特性
（1）独立监控模块，LCD显示，具备远程遥测、遥控和遥信功能。
（2）按RS232/RS485协议格式和通信行业开关电源监控协议格式定义通信协议、设备提供RS232/RS485通讯接口。 （3）可遥测参量包括以下几个方面。
①局端工作状态（输出电压、电流，故障告警）。
②功率模块工作状态（单模块输入、输出电压、电流，故障告警）。
（4）可遥控参量包括。
①远程遥控调整局端系统输出电压。
②远程遥控局端系统开、关机，单模块休眠。
（5）可接收远端系统监测数据。
（6）利用机房动力监控通道完成远供电源系统监控。
3.2 远端设备
（1）独立防雷盒：内置防雷模块，防雷等级不小于20 kA；内置熔纤托盘和法兰盘，复合光缆可在防雷盒内熔接。
（2）远端宽范围电压输入。
（3）具有输出过压、过载保护功能。
（4）多型号选择：输出电压DC48V、DC260V和AC220V，根据受电设备不同电压等级，选用对应型号远端。
4 直流高压远程供电方案实施情况
4.1 热点用户情况
小型底层住宅小区，W-LAN信号覆盖；4台交换机，63台AP设备，楼内AP使用交换机POE供电，楼顶AP使用电缆供电；交换机功耗450 W，AP功耗0.5 W。
4.2 直流高压远供方案应用
远供局端设备安装在距离W-LAN热点覆盖区域最近的宏基站/模块局机房，输出功率3000 W；远端设备与交换机安装在同一位置，输出电压DC260V，输出功率600 W。
局端距离远端1 km，铺设2×10 mm2专用铝缆，热点小区内远端设备之间铺设2×4 mm2专用铝缆。实际施工示意图见图5所示。
5 结语
应用直流高压远程供电方案解决W-LAN末端网络设备和其他网络覆盖设备取电问题，其理论和方法已日益受到业内人士的重视，并且在BBU+RRU分布式基站、室内分布、小型宏基站电源改造等领域也在广泛应用，其集中取电、集中监控、集中管理的供电方式得到了各方面的认可。
参考文献
[1] 无线局域网（WLAN）设计与实现（3-4）.
[2] YD/T1817-2008，通信设备用直流远供电源系统（5-11）[S].
[3] GB/T13870.1-92，电流通过人体的效应（4）[S].
[4] YD/T1058-2007，通信用高频开关电源系统（3-4）[S].
[5] YD/T1051-2010，通信局（站）电源系统总技术要求（13-15）[S].
[6] SJ/T11432-2012，直流稳定电源通用规范（4-7）[S].
[7] 樊宏，李新领.关于远供电源在移动分布式基站建设中的应用[J].科技资讯，2010（21704）：66-68.
[8] 徐文杰.直流远供电源在通信系统的应用[J].电源世界，2012，10：54-56.
[9] 林龙.直流远供电源在天翼工程中的应用[J].中华民居，2011（3608）：167-169.
[10] 王晖，王海舰，朱婧.WLAN在四网协调中的作用研究[J].现代电信科技，2012，42（38404）：72-75.
[11] 汤子健.我国WLAN建设思路探讨[J].现代电信科技，2005，8：48-50.
[12]陈浩，沈家明，杨博华，等.光电复合缆在拉远直流远供系统中的应用[C]//中国通信学会通信线路委员会.2012年光缆电缆学术年会论文集，中国通信学会通信线路委员会，2012：5.
关键词：W-LAN 直流高压远程供电 解决方案
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0132-04
无线局域网（Wireless Local Area Network）是以射频无线电波通信技术构建的局域网，虽不采用缆线，但也能提供传统有线局域网的所有功能。无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及延伸，而且还可以与有线网络环境互为备份。这种无线建网与高速网络接入技术近几年来受到广泛的关注并发展为网络技术市场上一个耀眼的亮点。
在W-LAN网络建设中，末端用户侧网络覆盖设备的安装选址一直是一个难点，同时带来的就是设备供电办理问题。对于W-LAN网络建设在规划设计期如何做好全网覆盖，解决站点选址和设备供电，保证网络质量，尚待进一步研究。
1 W-LAN组网架构分析
当前，W-LAN网络建设中广泛采用FAT AP方案，该方案具有低成本，高带宽，终端普及率高，热点覆盖快速简单，充分利用承载网络资源的优点。见图1所示。
该种方案中，用户侧通过汇聚交换机、接入交换机和AP设备实现网络覆盖，而以上网络覆盖设备的供电问题，成为了目前W-LAN建设中的一个瓶颈。当前采用的方案为就近取用市电，但其弱点很明显：取电协调困难，市电稳定性无法保证，后期维护量大。严重影响了W-LAN网络建设的速度和运营商网络服务质量。
2 解决用户侧网络覆盖设备供电的方案
在W-LAN系统末端网络覆盖设备供电问题解决方案中，直流高压远程供电方案是优选之一。直流高压远程供电系统由局端设备、远端设备和传输线缆组成。局端设备是远供系统的核心，将取自开关电源的直流-48 V电源隔离升压到250～400 V（DC/DC隔离升压）输出，具备完整的人身和设备安全保护功能和系统监控功能；远端设备将局端传输至的直流高压变换成稳定的DC48V/280V，AC220V，根据受电设备不同电压等级选择不同型号远端设备；局端与远端之间既可以使用复合光缆，又可以使用专用电缆连接，完成直流高压电源的远程传输，为基站通信设备供电，系统结构图如图2所示。
在实际应用中，局端设备安装在距离热点用户最近宏基站/模块局机房，要求机房具备开关电源和蓄电池组；远端设备侧，根据接入交换机和AP设备电压等级，可以选择：（1）局端输出直流高压直接为交换机和AP设备供电，要求受电设备输入电压大于直流300 V情况下可正常工作，如图3所示；（2）对于输入电压大于直流300 V不能正常工作的受电设备，在受电设备侧安装远供远端，降压输出直流260 V，为受电设备供电，如图4所示。根据局端至远端传输距离和路由情况，可以选择复合光缆或专用铝缆：距离较近，新建站址可以选用复合光缆，节省管道资源，方便施工；距离较远，电源改造站址可以选用专用铝缆，节省投资。负载功率、传输线缆截面积与传输距离间关系如表1所示。
3 直流远供设备功能
3.1 局端设备
3.1.1 电气特性
（1）模块化设计，功率模块和控制单元支持在线热插拔。
（2）主功率部分采用DC/DC隔离升压方式。
（3）输出电压250～400 V连续可调。
（4）可实现多套系统并机使用。
（5）输出侧具备独立防雷模块，防雷等级40 kA。
（6）控制单元和防雷模块并接入系统，损坏后不影响设备正常输出。
（7）系统具备告警记录存储和查询功能。
（8）完整的保护功能和监控功能，具备RS485通讯接口和干接点。
（9）人身安全保护功能。
直流电相较于交流电安全：直流电流比交流电流易于摆脱；产生相同的刺激效应，恒定的直流电流强度要比交流电流大2～4倍；人体对直流电承现的阻抗远远高于交流电；人体对28～300 Hz的交流承现有共振现象，对直流不会有共振现象。
采用悬浮式供电与大地隔离：若人身不慎接触到供电线路单极时，由于对地不构成环路，不会有电流流过人体。
“开路”保护功能：当传输回路（正极或负极电缆）部分或全部被破坏时，系统切断高压输出，输出线路检测电压≤40 V，线路无高压，保护时间≤30 ms，维护人员触电几率很小。
“短路”保护功能：当传输回路中，某处电缆的正极与负极短接时，系统切断高压输出，输出线路检测电压≤40 V，线路无高压，保护时间≤30 ms，可防止线缆过热。
“漏电”保护功能：当远供回路任何一处对地绝缘阻抗下降，产生对地电流（≥2 mA），系统切断局端高压输出，输出线路检测电压≤40 V，保护时间≤30 ms，维护人员无触电的可能。
（10）设备安全保护功能。
输入过压、欠压保护功能，保护时间≤50 ms。
输出过压保护功能，保护时间≤20 ms。
输出过载保护功能，保护时间≤50 ms。
（11）防雷保护：局端输出端、远端输入端具有防雷、防浪涌功能，防雷等级不小于20 kA，可大大降低雷电引入到机房破坏通讯设备的可能性。
3.1.2 监控特性
（1）独立监控模块，LCD显示，具备远程遥测、遥控和遥信功能。
（2）按RS232/RS485协议格式和通信行业开关电源监控协议格式定义通信协议、设备提供RS232/RS485通讯接口。 （3）可遥测参量包括以下几个方面。
①局端工作状态（输出电压、电流，故障告警）。
②功率模块工作状态（单模块输入、输出电压、电流，故障告警）。
（4）可遥控参量包括。
①远程遥控调整局端系统输出电压。
②远程遥控局端系统开、关机，单模块休眠。
（5）可接收远端系统监测数据。
（6）利用机房动力监控通道完成远供电源系统监控。
3.2 远端设备
（1）独立防雷盒：内置防雷模块，防雷等级不小于20 kA；内置熔纤托盘和法兰盘，复合光缆可在防雷盒内熔接。
（2）远端宽范围电压输入。
（3）具有输出过压、过载保护功能。
（4）多型号选择：输出电压DC48V、DC260V和AC220V，根据受电设备不同电压等级，选用对应型号远端。
4 直流高压远程供电方案实施情况
4.1 热点用户情况
小型底层住宅小区，W-LAN信号覆盖；4台交换机，63台AP设备，楼内AP使用交换机POE供电，楼顶AP使用电缆供电；交换机功耗450 W，AP功耗0.5 W。
4.2 直流高压远供方案应用
远供局端设备安装在距离W-LAN热点覆盖区域最近的宏基站/模块局机房，输出功率3000 W；远端设备与交换机安装在同一位置，输出电压DC260V，输出功率600 W。
局端距离远端1 km，铺设2×10 mm2专用铝缆，热点小区内远端设备之间铺设2×4 mm2专用铝缆。实际施工示意图见图5所示。
5 结语
应用直流高压远程供电方案解决W-LAN末端网络设备和其他网络覆盖设备取电问题，其理论和方法已日益受到业内人士的重视，并且在BBU+RRU分布式基站、室内分布、小型宏基站电源改造等领域也在广泛应用，其集中取电、集中监控、集中管理的供电方式得到了各方面的认可。
参考文献
[1] 无线局域网（WLAN）设计与实现（3-4）.
[2] YD/T1817-2008，通信设备用直流远供电源系统（5-11）[S].
[3] GB/T13870.1-92，电流通过人体的效应（4）[S].
[4] YD/T1058-2007，通信用高频开关电源系统（3-4）[S].
[5] YD/T1051-2010，通信局（站）电源系统总技术要求（13-15）[S].
[6] SJ/T11432-2012，直流稳定电源通用规范（4-7）[S].
[7] 樊宏，李新领.关于远供电源在移动分布式基站建设中的应用[J].科技资讯，2010（21704）：66-68.
[8] 徐文杰.直流远供电源在通信系统的应用[J].电源世界，2012，10：54-56.
[9] 林龙.直流远供电源在天翼工程中的应用[J].中华民居，2011（3608）：167-169.
[10] 王晖，王海舰，朱婧.WLAN在四网协调中的作用研究[J].现代电信科技，2012，42（38404）：72-75.
[11] 汤子健.我国WLAN建设思路探讨[J].现代电信科技，2005，8：48-50.
[12]陈浩，沈家明，杨博华，等.光电复合缆在拉远直流远供系统中的应用[C]//中国通信学会通信线路委员会.2012年光缆电缆学术年会论文集，中国通信学会通信线路委员会，2012：5.