通信电源一体化及关键技术分析

摘要：通信电源一体化是将传统通信电源设备和监控系统集成为一个整体，并通过智能化的通信电源管理系统来实现电源的监控、维护、管理和配置。随着信息化技术的快速发展，传统通信电源设备逐步向智能化、一体化、标准化方向发展。通信电源一体化的实施可以节省机房空间，降低建设成本，提高维护效率和信息系统的可靠性，是今后通信行业发展的必然趋势。基于此，本文分析和探讨了通信电源一体化建设中需要解决的关键技术。

关键词：通信电源；一体化；关键技术

一、一体化建设的意义

（一）降低建设成本

传统的多个独立电源设备通常安装在机房内，需要占用机房内的大量空间，加之这些设备需要经过长期的运行，不仅设备内部存在很多灰尘和杂物，还容易因环境温度和湿度的影响而出现故障。由于这些设备采用独立设计、安装、调试，所以在运行过程中会经常发生一些故障，例如通信电源设备的电源开关、整流器、蓄电池等出现问题。这些故障不仅会影响通信电源设备的正常运行，还会对其供电质量产生影响。为了保证供电质量和可靠性，维护人员必须对这些设备进行定期检查和维护，不仅增加了机房建设的成本，还增加了维护人员的工作量。此外，由于这些设备采用了独立设计、安装和调试，因此维护工作非常繁琐。

通信电源一体化建设通过整合不同类型、不同型号的设备，将传统多个分散的独立电源设备整合成一个完整、统一、集成化的系统，并采用集中监控和集中管理模式，对整个机房内所有设备和环境进行统一地管理和监控。这种方式可以有效降低机房建设所需空间以及设备采购、安装和维护等成本，并提高通信电源系统运行质量[1]。

（二）提高供电质量和可靠性

在通信电源一体化建设中，一体化设备在系统结构中起到了支撑作用，其主要功能包括：控制设备、监控设备和通信设备。

首先，采用一体化电源建设方式可以提高通信电源设备的供电质量和可靠性，实现对所有电源设备的集中管理和控制，从而确保整个电源系统运行的稳定

可靠。

其次，在通信电源一体化建设中，监控系统可以采集和显示通信电源设备的各项参数信息，并对所有的通信电源设备进行统一监控和管理，实时监控整个通信电源系统的运行状态，有效避免由于某一环节故障而导致整个供电系统出现问题。

（三）提高工作效率

通信电源一体化建设采用了智能化的管理系统，在管理系统中可以设置监控模块和告警模块，实现对电源设备的集中控制、监控和管理。通过智能化的软件编程技术，该系统可以调整和控制各种参数，使得系统的配置更加灵活和方便，从而降低通信电源建设所需空间以及设备采购、安装和维护等成本。同时，采用智能化的管理系统还可以提高通信电源系统的运行效率，有效降低故障发生率和维护成本。

（四）提升管理水平

在通信电源一体化建设中，通过对监控系统和通信电源设备进行一体化设计，企业可以实时监控整个系统的运行情况，确保维护人员在发生异常时能够及时发现并处理故障。例如，在对某一通信电源系统进行维护时，如果维护人员发现该系统的输出电压和电流发生异常变化，就可以将相关数据传输到监控系统中，并在第一时间掌握电源系统的运行情况，从而大幅提高管理效率和管理水平。

此外，通信电源一体化建设可以对各个子系统进行集中管理和统一调度。在安排工作时，企业可以根据不同设备的实际情况和相应的运行要求来制定相应的工作计划并安排工作人员，从而避免因工作人员出现重复劳动而造成的人力资源浪费。这种建设方式可以节约机房建设所需空间和成本，并提高工作效率[2]。

二、通信电源一体化发展现状

目前，我国通信电源一体化建设发展迅猛，已经进入快速发展期。2008年，中国电信、中国移动和中国联通三大运营商都推出了通信电源一体化产品，将传统的UPS、蓄电池、配电柜等电源设备集成到一个设备内，通过智能管理系统对其进行集中监控和管理，在一定程度上提高了设备的可靠性。但是，由于通信电源一体化产品仍然属于新生事物，目前尚无统一标准，并且相关技术发展缓慢，因此其推广应用仍然面临较大困难。

首先，通信电源一体化产品的研发难度较大。目前，通信电源一体化产品大多采用集成方案，需要在模块化的基础上进行升级、优化、扩展。

其次，通信电源一体化产品的可靠性有待进一步提高。由于通信电源一体化产品集成度较高，在其生产过程中需要考虑到各种潜在风险和问题，如器件的稳定性和可靠性、安全防护、电磁兼容等。

最后，通信电源一体化产品在实际应用中还存在一些技术难题有待解决，例如如何提高模块的可靠性、如何降低UPS的输入功率和输入频率、如何提高电池管理系统的运行效率、如何实现智能化电源管理系统等。

（一）通信电源一体化产品的可靠性有待进一步提高

通信电源一体化产品是将UPS、蓄电池、配电柜等电源设备集成到一个设备内，其结构更为复杂，并且可靠性要求更高。通信电源一体化产品的主要元器件（如MOSFET、开关管、二极管、电容等）多数为进口产品，而国产元器件在性能和质量方面与进口元器件还有一定差距，因此通信电源一体化产品的可靠性有待进一步提高。

通信电源一体化产品的可靠性除了受元器件质量影响之外，还与生产工艺和环境等因素有关。虽然通信电源一体化产品的主要元器件均为进口产品，但国产元器件也存在一定问题，如大功率开关管等关键元器件仍有使用国外厂家生产的现象。因此，为了确保通信电源一体化产品能够可靠运行，在设计和生产过程中，研究人员需要进行大量的试验[3]。

（二）通信电源一体化产品标准化和模块化有待加强

通信电源一体化产品主要包括两类：一是集成化UPS，二是模块化UPS。其中，集成化UPS是将整流模块、蓄电池模块、配电模块、监控模块等集成到一个设备内，实现一机多用，但这种一体化产品主要采用的是集成方案。而模块化UPS是将整流模块、蓄电池模块、配电模块等按一定的标准组合起来，实现一个设备内的电源系统由多个独立的模块组成，每一个独立的模块均可单独更换或重新配置。

通信电源一体化产品在设计时应该注重优化和改进产品性能，即实现从单一设备向一体化产品转变、由单一电源系统向一体化系统转变。目前，三大运营商都在大力推进通信电源一体化建设，但是在实际应用中，通信电源一体化产品仍存在一些问题。

（三）智能化管理系统的发展还需进一步完善

通信电源智能化管理系统的功能主要包括：

1.数据的采集、处理、存储和传输；数据的实时显示、报表生成和查询等；

2.在通信电源设备出现故障时，系统能够自动识别故障设备，并发出报警信号；

3.对通信电源设备进行远程控制和管理，实现远程维护，确保通信电源设备的安全可靠运行；

4.通过多种方式，实现对电池的均衡管理、对蓄电池进行在线监测和容量管理等功能。

目前，国内通信电源智能化管理系统的发展还比较滞后，其主要原因是通信电源智能化管理系统在设计过程中还存在很多不足之处。例如，系统的功能还不够完善，在实际应用中仅能实现一些基本功能，如数据采集、报表生成等；缺乏统一的标准来规范通信电源智能化管理系统的设计和开发；检测电池管理系统的手段有限，不能很好地实现电池管理系统与智能化管理系统之间的相互协调。此外，通信电源智能化管理系统还缺乏统一标准，部分厂家开发的智能化管理系统仅能满足自身的需求，没有考虑到其他厂家、设备和用户的需求[4]。

随着信息技术在通信电源领域的广泛应用，通信电源智能化管理系统必将得到快速发展。因此，研究通信电源智能化管理系统应从以下几个方面着手：

1.提高对数据采集和处理技术的认识；

2.加强对智能控制技术的研究；

3.加强对电池检测技术和监测方法的研究；

4.加强对电池均衡技术和容量监测技术等方面的研究。

三、通信电源关键技术分析

（一）UPS设备

在通信电源一体化建设中，研发人员需要充分考虑UPS设备的可靠性和性能，根据不同的应用场景选择不同的UPS设备，以满足不同应用场景下的需求。为了提高可靠性和性能，研发人员可以选择模块化UPS设备。该设备可以实现一体化设计，将所有的UPS设备集中在一起，从而提高电源系统的整体可靠性。

此外，在通信电源一体化建设中，研发人员还需要选择具有高可靠性、高性能和高可用性的UPS设备。在性能方面，研发人员需要选择具备高效、稳定和可靠等特性的UPS设备；在可靠性方面，研发人员需要选择具有容错、冗余和自动切换等特性的UPS设备。

（二）阀控式铅酸蓄电池

阀控式铅酸蓄电池具有体积小、质量轻、性能稳定、免维护等优点，是UPS系统中应用最广泛的后备电源。阀控式铅酸蓄电池一般采用铅酸蓄电池生产企业提供的专用铅酸蓄电池作为后备电源，其额定容量和电池电压一般在2～10V之间。在通信电源一体化建设中，研发人员需要根据通信电源系统的不同使用场景和需求，选择合适规格的阀控式铅酸蓄电池，并进行相应管理和维护工作。对于通信电源系统中的备用电池，研发人员通常采用阀控式密封铅酸蓄电池。因此，在通信电源一体化建设中，研发人员需要综合考虑电池成本以及管理和维护成本等因素，合理选择阀控式密封铅酸蓄电池。

（三）直流电源模块的保护技术

通信电源模块通常是通过两路电源分别输出220V的交流电，为了保障设备的安全和稳定运行，该模块需要在直流输出端设置交流旁路开关。当交流旁路开关断开时，交流输出端的交流电不会流入直流，直流输出端仍然可以提供负载所需要的电能；当交流旁路开关闭合时，直流输出端就会有充足的电能供给负载使用[5]。

当直流电源模块发生故障时，负载电路中的无功功率将会大幅增加，使得浪涌电压或冲击电流增大，严重影响负载的正常工作。为了解决这一问题，直流电源模块应具备过压保护、过流保护、短路保护等功能。

（四）通信电源监控技术

在通信电源一体化建设中，企业需要通过智能化的监控系统来实现对通信电源的监控、维护和管理。为了提高监控系统的性能和稳定性，研发人员需要选择高可靠性、高稳定性和高可用性的通信电源设备，并制定科学合理的监控策略。

四、通信电源一体化及关键技术发展前景

通信电源一体化的核心技术是高频开关电源技术和高频开关电源数字化技术。随着电力电子技术的快速发展，高频开关电源性得到了极大地提高，并且在通信电源领域已经得到了广泛应用。在通信电源一体化建设中，采用高频开关电源具有很多优势，例如提高系统的功率密度和转换效率、降低系统成本等。此外，通信电源一体化建设中采用高频开关电源还可以减少蓄电池容量的投入，从而降低建设成本[6]。

随着通信电源一体化建设的不断推进，通信电源一体化关键技术也将得到进一步完善和发展。高频开关电源技术将会更加成熟，并且将在通信电源设备中得到广泛应用；高频开关电池技术将会进一步提高，并逐步实现与智能化监控系统相融合；通信电源数字化技术将会更加成熟，通信供电容量更大、效率更高、安全性更强。

五、结束语

总之，通信电源一体化在现代通信系统中具有巨大的潜力和市场前景。通过不断研究和创新关键技术以及解决实际应用中的问题，通信电源一体化将更好地服务于通信行业，提升我国通信技术水平。在未来，通信电源一体化将继续成为通信领域关注的焦点，为推动我国通信事业的发展贡献力量。

作者单位：刘斌 山西信息规划设计院有限公司

参考文献

[1]李燕，李伟，吴涛.基于OFDM的雷达通信一体化技术[J].中国集成电路，2023，32（11）：70-74，87.

[2]张逸格.DM-FMCW车载雷达通信一体化系统设计[J].汽车与新动力，2023，6（05）：5-8.

[3]白炳辰，张岩，俞能杰，等.小卫星测控通信一体化透射阵天线设计[J].无线电通信技术，2023，49（05）：924-929.

[4]刘素琴.基于雷达通信一体化的资源优化分配研究[D].上海：东华大学，2023.

[5]韩知宜.基于FMCW的探测与通信一体化系统[D].成都：电子科技大学，2023.

[6]李德强.一种导航通信一体化天线设计[C]//中国电子学会.2023年全国微波毫米波会议论文汇编（四）.上海华测导航技术股份有限公司;，2023：3.