通信机柜

2024-08-10

通信机柜（共6篇）

通信机柜篇1

0 引言

地震是一种常见而又危害极大的自然现象, 最近几年发生在中国的几次大地震, 给人们的生命财产及安全都带来了巨大的灾难。通信工程作为生命线工程, 它的破坏不仅仅危及人们的财产安全, 还给震后的抢险救灾、人员搜救等工作带来巨大的困难。而作为通信工程中设备主要承载体的机柜, 如何确保其在地震中有足够的抗震能力, 以减轻灾害造成的社会损失就已成为工程界最为关心的问题。

目前, 国内外对通信电子设备机柜地震的响应分析研究主要偏重理论计算和经验的建立, 而用数值模拟来辅助机柜抗震分析设计的很少。鉴于此, 本文按照地震试验的相关要求, 结合大型有限元分析软件ANSYS Workbench, 对通信电子设备机柜进行地震的数值模拟及深入分析研究, 得出机柜结构在一定频率范围内地震振动下的响应, 为通信机柜的抗震设计提供一定的参考价值。

1 抗震分析方法概述[1,2]

结构物抗震分析方法分为3类:静力法、时程分析法和振型反应谱法。静力法是日本大房森教授于1899年提出的, 它将结构物视为一刚体, 假设只有地面运动所引起的惯性力在起作用, 把惯性力作为静力作用于结构物, 进行抗震计算。但是, 结构物在地震过程中是会发生变形的, 静力法已远远不够适用。时程分析法是20世纪70年代提出的, 该方法输入与结构物所在场地相应的地震波作为地震作用, 由初始状态开始, 一步一步地逐步积分, 直至地震作用终了。但时程分析法地震波的选取没有确定依据, 且计算工作量大, 考虑的繁杂因素多, 因此一般只在规定的建筑场合中使用。

而振型反应谱法是将结构物简化为多自由度体系, 多自由度体系的地震反应可以按照振型分解为多个单自由度体系反应的组合, 每个单自由度体系的最大反应可以从反应谱中求得, 然后再按照一定的振型组合法则, 求出结构的地震总反应。目前广泛应用的是振型反应谱法, 主要用于确定结构对时间变化载荷, 如地震、风载、火箭发动机振动等的动力响应情况。

利用有限元软件ANSYS Workbench进行机柜地震试验的数值模拟和抗震分析, 主要包括以下几个步骤: (1) 建立有限元模型, 即建立模型的几何形状, 定义材料性质、单元网格的划分和施加边界条件等; (2) 进行模态求解; (3) 振型反应谱分析及计算; (4) 观察结果及分析。

2 通信机柜结构的抗震分析

2.1 有限元模型建立

目前, ANSYS Workbench支持两种有限元模型的建立, 一种是利用ANSYS Workbench自带的几何建模模块根据设计图纸直接建立, 另一种则是通过其他造型软件如Pro/E等建立几何模型, 再利用ANSYS Workbench的导入接口导入已建立的模型文件来建立[3]。为提高建模效率, 本文所研究的通信机柜, 其有限元模型的建立采用第二种建模方式, 即通过造型软件Pro/E所建立的机柜模型直接导入ANSYS Workbench而得到。此处需强调的是, 因Pro/E所建立的模型较为复杂, 在模型导入ANSYS Workbench前, 需对模型做简化处理, 否则会导致ANSYS Workbench处理时间太长或出错。简化主要有两个方面, 一是删除机柜结构中对仿真结果无影响的一些结构细节, 如导圆角等;二是对放置机柜内的繁杂刚性体, 如电源和插箱等, 用等效质量刚体替代。

本文所研究的通信机柜整体模型尺寸为600 mm×600 mm×2 170 mm, 机柜材料主要有两种, 为冷轧钢板Q235和不锈钢316, 分别赋予相应的结构元件, 其材料的参数见表1所示。网格划分采用智能网格划分, 并设置相应的控制单元大小。机柜有限元结构网格划分如图1所示。

2.2 模态分析

模态分析用于确定通信机柜设计结构的振动特性, 即机柜结构的固有频率和振型, 其分析结果是通信机柜承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时, 也是通信机柜抗震分析的起点。

由于模态分析属于动态分析中的固有特性分析, 固有特性由固有频率、振型等一组模态参数构成, 它由结构本身 (质量与刚度分布) 决定, 而与外部载荷无关[4]。所以, 在用ANSYS Workbench对通信机柜进行模态分析时, 只在机柜底部预留的螺钉固定处, 创建4个安装点, 并对其完全约束, 不需施加任何载荷, 依据经验提取前8阶自振频率和振型, 得到机柜的自振频率如表2所示。

从上述模态分析的结果可以看出, 本文所研究的通信机柜其自振频率较低, 地震波低频段的响应对其影响较大。

2.3 振型反应谱分析

振型反应谱法对通信机柜结构进行抗震分析, 对应于ANSYS Workbench下的响应谱分析技术。它是一种将模态分析结果与一个已知频谱联系起来计算模型应力的分析技术。

振型反应谱分析分为单点反应谱分析和多点反应谱分析。单点振型反应谱分析, 是指在模型的一个点集上指定一个反应谱响应;多点振型反应谱分析, 则是在模型的不同点集上指定不同的反应谱响应。根据通信机柜地震试验的要求, 宜采用单点反应谱响应分析, 即地震加速度谱施加在通信机柜4个螺钉固定安装处, 作用方向为水平方向。

振型组合方法, 选用抗震分析推荐的平方和开平方法 (SRSS) 对振型进行组合, 求取结构体的最大综合反应。

地震频谱, 则是通信机柜在振型反应谱法中需输入的另一个重要参数, 在本例中, 地震频谱曲线选自《Network Equipment-Building System (NEBS) Requirements:Physical Protection》地震试验条件中, 地震烈度最为强烈的区域4的地震频谱, 其频谱数据如表3所示[5]。

2.4 结果分析

通过以上仿真计算, 求得通信机柜在地震强度下的等效应力 (如图2所示) 和水平方向变形图 (如图3所示) 。从仿真结果来看, 应力最大值为53.4 MPa, 发生在通信机柜底座安装处, 其材料为Q235, 屈服极限σs为235 MPa, 安全因子n为1.67, 根据σ≤σs/n=235/1.67=140.7 MPa, 可知该通信机柜强度满足抗震的强度要求。从机柜水平方向变形图可知, 机柜变形最大值出现在机柜安装插箱处, 其值为15.5 mm, 少于《Network Equipment-Building System (NEBS) Requirements:Physical Protection》地震实验要求中最大变形值的70 mm, 可知该机柜满足地震试验的变形要求。

综合以上分析, 仿真结果表明该通信机柜满足地震试验的抗震要求。

3 结论

本文根据地震反应谱理论和地震试验的相关要求, 并结合大型有限元分析软件ANSYS Workbench, 对通信电子设备机柜进行地震的数值模拟及深入分析研究, 从而得出机柜结构在一定频率范围内地震振动下的响应, 为通信机柜的抗震设计提供了行之有效的方法, 对通信机柜的安全性设计具有一定的参考价值。

摘要：利用ANSYS Workbench对通信机柜进行了模态分析, 并用振型反应谱法对机柜结构进行抗震分析, 从而得出机柜结构在一定频率范围内地震振动下的响应, 评估了机柜结构的抗震性能, 对于通信机柜的抗震设计有一定的参考价值。

关键词：ANSYS Workbench,抗震分析,通信机柜

参考文献

[1]GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].

[2]孙佳, 许京荆, 翁健.基于ANSYS Workbench高压电阻箱式结构的抗震分析[J].机械设计, 2012 (2) :72-74.

[3]李兵, 何正嘉, 陈雪峰.ANSYS Workbench设计、仿真与优化[M].北京:清华大学出版社, 2008.

[4]杜平安, 甘娥忠, 于亚婷.有限元法-原理、建模及应用[M].北京:国防工业出版社, 2006.

[5]NEBS GR-63-CORE, Network Equipment-BuildingSystem (NEBS) Requirements:Physical Protection[S].

通信机柜篇2

在机柜设计过程中，通常考虑以下几点：

1）电池柜和主设备箱体通常采用分体式或电池内置式结构

2）电池柜通常采用自然通风设计，不要忘记在百业窗口加防尘网，虑网，防护等级较主设备箱体较低。

3）主设备箱体防护等级较高，设计时要充分考虑机柜的密封性。

以下为采用各种方式的优缺点：

一.风扇（过滤风扇）特别适用于经济的排出高热负载: 只有在柜内温度高于环境温度时，使用风扇（过滤风扇）才是有效的。

因为热空气比冷空气轻，柜内空气流向应当是由下往上，因此，通常情况下，应在柜体的前门或者侧壁板的下方作为进气口，上方作为排气口。

如果工作现场的环境比较理想，没有粉尘、油雾、水汽等影响柜内的各元器件正常工作的，可采用进气口装风扇（轴流风机），排气口有可能的话加装一装饰板，进气口为了安全和美观，可以在外面加装一风机装饰板。

如果工作现场的环境不理想，含有粉尘、油雾、水汽等影响电气控制柜内的各元器件正常工作的，那就应该在进气口选用过滤风扇，在排气口选用过滤栅，以防止粉尘、油雾、水汽等进入电气控制柜内。现在国内外有不少厂家都有成熟的产品供应，安装简单方便，而且可以很方便地更换其中的过滤垫。过滤垫一般分为无纺纤维过滤垫和细过滤垫，其中无纺纤维过滤垫用于防止10微米以上的灰尘颗粒，细过滤垫用于防止10微米以下的灰尘颗粒。但是选用过滤风扇时，柜内外的空气是没有隔绝的，仍然有可能因为灰尘、水汽、腐蚀性气体的进入而损坏元器件及影响元器件正常工作。

风扇（过滤风扇）的选型可以根据柜内温度与环境温度的差值以及柜内热损耗在风扇的特性曲线表中选取。

风扇（过滤风扇）是使用最普遍的方法。二．

空调：

风扇适用于柜内温度高于环境温度，但是当环境温度高于柜内温度或者环境温度高于柜内要求的温度（一般为35℃）时，那就应该考虑使用工业空调器了。还有当柜内外空气循环要求隔绝时，也应该考虑使用工业空调器。

空调采用压缩机制冷原理进行强力制冷，实现对电气控制柜内部温度的恒温控制，由于柜内外空气循环相互隔绝，故可以有效地防止有害、潮湿的气体及粉尘进入柜内。

空调按照其安装方式，一般可以分为：壁挂式（侧装式、嵌入式及柜内架装式）和顶装式。空调的选型也是根据柜内温度与环境温度的差值以及柜内热损耗，从而确定空调所需要的制冷量来选取的，现在一般都是按照德国威图公司提供的经验公式来选取的。其计算如下： QE=QV-KXAXΔT

式中：QE----总的制冷量（W）；

QV----柜内元器件总的热损耗（W）；

K----热传导系数（W/m2K），其值根据柜体材料不同而不同，一般来说，钢板为5.5，铝板为11，塑料为0.3;

A----柜体实际散热面积（m2）,柜体的安装方式对柜体的散热有较大影响，威图提供了如下几种典型安装方式的散热面积的计算：（宽=柜体宽，高=柜体高，深=柜体深）

1．单个柜体，四周有空：A=1.8X高X（宽+深）+1.4X宽X深 2．

单个柜体，用于壁装：A=1.4X宽X（高+深）+1.8X深X高

3．起始或终端柜体，四周有空：A=1.4X宽X（高+深）+1.8X宽X高 4．

起始或终端柜体，用于壁装：A=1.4X高X（宽+深）+1.4X宽X深 5．

位于中间的柜体，四周有空：A=1.8X宽X高+1.4X宽X深+深X高 6．

位于中间的柜体，用于壁装：A=1.4X宽X（高+深）+深X高

7．位于中间的柜体，用于壁装，顶部覆盖：A=1.4X宽X高+0.7X宽X深+深X高

ΔT----柜体内外的温差，柜体内部的温度（一般为35℃）减去柜体外面的温度（即工作现场的环境温度）。

空调安装时应该注意以下几点： 1．

电气控制柜必须密封；

2．顶装空调器不能将电气控制柜的顶板压弯，必要时应加强顶板；

3．一定要注意冷凝水的排出，在安装结束后应该将冷凝管插入导出孔，防止冷凝水流入柜体内。现在已经有生产厂家生产无冷凝水排出的空调（冷凝水迅速汽化）。

4．应该加装门开关，在门打开时应切断空调装置，避免在柜内产生凝露，同时在门关上5分钟之后才能再次接通空调装置；

5．保持柜内空气回路的畅通，在进风口及出风口避免受阻。

随着空调技术的日益成熟，愈来愈多的用户都提出电气控制柜加装空调的要求，现在国内外已有不少厂家生产各种规格的壁挂式和顶装式空调，最大制冷量可达4000多瓦，可以满足各种用户的要求。另外为了满足户外型电气控制柜散热和通风的需要，有的生产厂家还生产户外型空调器。三．

热交换器：

当柜内外空气循环要求隔绝时，还可以考虑使用热交换器。

热交换器按照其冷却介质，一般可以分为：空气/空气热交换器（冷却介质为空气）、空气/水热交换器（冷却介质为水）。它们按安装方式，均可分为：壁挂式和顶装式。空气/空气热交换器有两个相互隔离的空气流动空间，一个与电气控制柜相通，另一个与外部空间相通，柜内的热空气被吸入热交换器内，热空气的热量通过散热片由热管传到热交换器的另一端，然后通过外部空气的流动将热量排到大气中。使用这种热交换器的前提条件是环境温度必须低于柜内温度。

空气/水热交换器，其工作原理与空气/空气热交换器是一样的，只是冷却介质是水，其优点是专门用于多尘、多油及高热负载的地方。可以通过调节进口水温度和流量来改变热交换器的功率。但是，必须要有水源。

热交换器的选型与风扇及空调的选型是相似的。四．

其他：

如果工作现场的环境比较理想，柜中发热元器件很少，其发热量完全可以通过柜体自身的散热解决时，可以不考虑散热措施。

当环境温度比较高，或者因为其他原因，不适合于采用以上散热方法时，可能需要建立一个电气控制室，用来放置电气控制柜。电气控制室可以建立在远离现场的地方，这样就不受现场的影响，但是就增加了电缆铺设、土建施工、空调安装等费用，而且对于需要经常操作时，这样也很不方便；也可以建立在现场，可能会受现场的影响，但是可以节省大量的电缆铺设的费用，只需土建施工及空调安装的费用，操作方便。最简便的办法就是用铝合金等在现场建一个电气控制室，这样可以基本消除现场对电气控制柜的影响，我认为这是一个简单易行的办法。

一、风扇冷却：

风扇冷却是通过加强空气对流来实现降温，这种方法的优点是投入少、运行成本也很低，但是缺点尤其突出，因为在空气对流的时候。外界空气中的粉尘、油污、腐蚀性物质也随着空气进入控制柜，在静电的作用下吸附在电子元件上，积少成多，在不同的工作环境下，有时候会腐蚀电路板，有的时候过厚的灰尘在潮湿后可以导电会造成短路、烧毁等事故。在国内甚至有这样的用户，在风扇冷却效果不好的情况下，无可奈何，以至于打开机箱，用风扇直接对着电子元件吹风，这样的后果就是灰尘积压更加严重，而且在工作环境温度很高的情况下，根本没有起到冷却的效果。

二、空调冷却分为两类：外部冷却和内部冷却。

1、空调外部冷却主要指的是空调机房，把控制柜放置在空调房内，这种冷却的方法有一定可行性，但是不足也是很多。

①外部冷却不能深入冷却机箱内部，重要元气件的冷却得不到保证

②机房空调的投资非常大，运行成本很高，而且体积非常大，安装起来不方便

③机房空调使用的时候，会出现房间中，热空气上升，冷空气下降的现象，这样控制柜上部的元件冷却效果就不好。

④机房空调在工作的时候会产生大量的冷凝水，不容易排放

2、空调内部冷却是通过在控制柜内部安装小型空调来实现有效冷却。这种冷却的方法效果比较显著，同样也有许多客观存在的问题。

①机柜空调的体积比较大，运行成本很高，安装起来非常复杂。

②机柜空调在使用的时候也会产生冷凝水，排放很不方便，会给机箱内部电子元件带来危险。

③机柜空调在使用的时候会有振动，而控制柜内的元件一般都比较精密，一旦由于空调的震动使元件出现松动，不光是控制柜内元件受损，甚至会影响到整条生产线的运转。

④机柜空调一般安装在控制柜的一侧，这样另外一侧的元件有可能得不到有效冷却。

通信机柜篇3

广东是中国电信最早应用室外一体化基站的地区之一, 建设了大量的室外一体化机基站, 在建设和维护中积累了丰富的经验。

本文通过对这几年来应用室外一体化基站的经验总结, 深入分析了一体化机柜的优点和需要改进的地方。并对一体化机柜在产品要求和安全等方面存在的问题提出相关解决方法和可行性建议, 改善一体化机基站的各方面性能, 保障设备稳定运行。

二、传统基站的缺点

传统的移动通信基站都是安装在专门的通信机房, 机房为业主套间或自建简易钢板房。机房面积需要25平方米以上, 安装专用空调、电池组、开关电源和传输设备等设备。运营成本非常高, 主要体现在以下两点:

2.1能耗大, 电费成本高

基站能耗以电为主。随着电力成本的增加, 移动网络的扩大, 基站机房电费支出逐渐增大, 根据资料显示, 以某地区的基站为例, 其年度电费支出超过4万元之多, 占据基站运营成本的大部分。

近年来, 政府倡导降能耗减排放, 如何节能减排也成为运营商急需解决的问题。

2.2占用空间大, 租金成本高

因为基站机房需租用专门的房间, 占用空间大, 需要支付较多的租金。据统计, 其年租金价格一般不会低于一套三居室的房租, 有的甚至更高。而且这几年随着房价的不断攀升, 基站的租金也不断增加, 使得运营商的成本不断加大。

2, 3施工时间长, 影响投产

基站机房需按通信机房规范重新装修, 布放电源、馈线, 还需安装专业的柜式空调、开关电源、电池等大件配套设备, 设备多、重、大。建设时间很长。搬迁时, 费用也大。

三、一体化机基站的优点

3.1体积显著减少, 降低运营租金成本

一体化机柜可以安装在室外露天地方, 大小规格为1500*650 (毫米) , 占地面积约2平方米, 仅为普通机房大小的十分之一, 占用空间远远小于专用机房。租金是传统机房的一半, 可以大幅度降低运营商的租金成本。

3.2节能减排成效显著, 降低运营能耗成本

一体化机柜在1500*650 (毫米) 的空间高度集成了开关电源、空调、电池、电源分配单元、传输设备和BTS相关设备。

特别是微型空调和微型开关电源大大减少整个系统的功率。据有关资料统计, 耗电量比专用机房约减少60%以上。

3.3施工时间短, 大幅提高建设效率

一体化机柜能承受风、雨、雪、沙尘和太阳晒, 适用于各种环境, 如户外地面、路边、楼顶天面等。在1500*650 (毫米) 的空间里集成了一个基站正常工作所需要的所有设备。

安装工艺简单, 一天时间就可完成硬件安装。建设开通时间可以控制在一周之内, 极大地缩短了建设周期, 提高了工作效率。

四、一体化机基站的缺点和改进应对措施

4.1安全性存在不足, 机房环境较恶劣

由于大部分一体化机柜是安装在户外路边或荒山野岭。存在不够安全的隐患.且由于一体化机柜安装在室外露天, 风吹雨淋, 外部环境恶劣。多太阳爆晒, 机柜内部温度非常高, 特别是夏季, 高温度会对设备产生一定的影响。高温问题, 广东地区尤为特出。

4.2一体化机基站改进和解决措施

4.2.1加装专业防盗门锁或者安装防盗系统

安装电子防盗系统, 如安装包括门磁在内的报警系统, 在离开时开启布防, 如果门非法打开时, 将自动触发报警系统, 报警喇叭立刻发出高音报警声音。同时通过基站传输线路向监控室上报非法开门告警。高音报警音可以吓阻小偷。远程监控人员可以及时发现被盗, 第一时间报警处理, 防止被盗的发生。

4.2.2采用空调型机柜有效降温

一体化机柜的降温主要有三种, 风扇型、空调型、热交换型。现网使用比较多的的为热交换型和空调型。

在广东沿海地区, 夏季温度较高, 日照时间也较长, 经过实际应用, 空调型一体化机柜在夏季可以快速降低柜内温度, 空调型比热交换型一体化机柜更有效降低内部温度, 保障设备在承受的温度范围内工作。所以我们建议使用空调型一体化机柜,

五、结束语

通信机柜篇4

户外机柜又称“户外通信机柜”,是指直接处于气候影响下,由金属或非金属材料制成的,为通信网络核核心设备提供防尘、防水、电磁屏蔽、密封保护及设备环境温度调控等功能的环保型一体化精密防护设备。可提供具有DSLAM、SDH、DLC和多媒体网关的设备安装空间,便于安装集宽窄带一体的多业务接入平台,支持话音、数据、宽带等多种综合业务,且能够平滑过渡到下一代NGN网络。目前已广泛应用于移动通信网络覆盖及宽带接入等领域,可配套室内型华为、中兴、爱立信等大部分移动系统集成商的主设备,被国内外电信运营商所采用。由于具备功能强大的网管系统、组网灵活、辐射小、能耗低、建设成本低、占地面积小以及施工周期短等诸多优势,使得户外机柜成为取代传统高能耗基站机房的理想产品,并可视实际组网需求灵活摆放在商业区、工业区、住宅区等领域。

户内机柜又称“户内通信机柜”,指的是摆放在室内空间,用于存放基站或基站主设备并对其起到保护作用,便于灵活组网的一体化机柜产品。其主要用于:(1)对传统2G基站机房中主设备(BTS)的存放与保护;(2)在2G/3G共址建站中对3G主设备(BBU)的存放与保护。

总体上看,移动通信网络和固定宽带接入为目前国内户内/外机柜产品的主要应用领域,下文将分别从此两大应用领域入手,着重分析户内/外机柜产品的市场需求规模及行业竞争格局。

1.1 移动网络通信领域户内/外机柜市场需求规模分析

来自工信部的统计数据显示,截至2007年底,中国移动用户已达到5.47亿户,首次超过美国,晋升为全球移动用户规模最大的国家,并在随后两年中,凭借17.18%和19.34%的高增长率,稳居全球第一。但截至2009年5月底,中国移动用户普及率只达到51.5%,低于世界平均水平11.8个百分点,仅为日本的57%、美国的54%,中国移动通信行业大而不强的矛盾十分突出。

另一方面,随着iPhone等智能移动终端逐步进入中国市场,它们在为国内电信运营商带来丰厚的数据业务收入的同时,其超高的移动流量也给电信运营商带来巨大的基站建设压力。预计未来10年,我国移动流量将至少增长2000倍(数据来源:华为战略与规划部),巨大的市场缺口无疑将极大推动着运营商对基站投资、建设的步伐,未来5年内,我国基站年复合增长率将维持在9%左右(见图1)。

从信号类型上看,3G基站将是未来建设的主流,但运营商也不会暂停对2G基站的建设,主要用于补网以及一些边远山区和农村地区的网络覆盖。从2009年国内3大电信运营商在移动通信网络领域的资本支出结构上看,用于3G和2G的网络建设的投资比例约为8:2。

从基站的建设方式上看,主要分为“共址建站”和“选址建站”两种类型。所谓的“共址建站”,指的是在现有的2G基站机房中添加新的基站设备以及在同一铁塔上增加3G天线,使之能同时实现不同制式信号的网络覆盖。该建站方式的主要优点是能充分利用共址基站现有的通信资源,最大限度地降低基站建设成本,是目前运营商低成本建站和短时间内初步完成3G网络覆盖的重要方式;所谓的“选址建站”,是与“共址建站”相对的概念,指的是在现存站址以外的区域选取新的站址进行建站,主要用于补网及网络扩容。在城市及人口密集区域,为避免居民因对传统基站机房电磁污染的恐慌心理而产生抵触情绪或过激行为,电信运营商均积极采用环境友好型的户外机柜形态进行建站。但是在一些偏远山区及部分农村地区,出于防盗方面的考虑,电信运营商仍会采取一定比例的机房形态进行建站。

从新建基站与户内/外机柜产品的对应关系上看,在“共址建站”模式中,均采用户内机柜对共址的基站主设备进行存放;在“选址建站”模式中,3G基站由于其自身的技术优势,其设备体积相对2G技术大幅缩小,主要采用户外机柜取代传统高能耗基站机房进行建站。而2G基站由于设备体积庞大,绝大部分仍以传统基站机房的形式建站,采用户内机柜对基站主设备进行存放(见图2)。

据工信部统计,截至2009年底,国内现存的2G基站共计76.42万座。这些基站覆盖范围中涵盖了全国一、二、三线城市以及人口密集区,从运营商网络覆盖的战略角度上考虑,毫无疑问均会优先对上述区域进行3G网络覆盖,考虑到建网成本,共址建站成为首选方案。2009年,中国移动通信网络建设对户内/外机柜的用量比例约为9:1。但随着共址建站的逐步完成,选址建站将逐步成为移动通信网络建设的重点,预计到2014年,户内/外机柜的用量比例将变为3:7(见图3)。

1.2 移动系统集成商海外供货需求

据国际知名市场研究公司Dell'Oro发布的调查数据显示,截至2009年底,全球前6大移动通信设备制造商分别为爱立信、华为、诺西、阿朗、中兴、摩托罗拉,它们占据了全球市场超过90%的份额。而其中除了华为、中兴100%在国内采购之外,其他4大制造商也在华设置了全球采购中心。

丰富的劳动力资源、相对较低的劳动力成本加上不断成熟的通信网络覆盖系统核心组件研发、生产能力,使得近年来全球6大移动系统集成商不断加大在华采购比重。值得引起重视的是,目前在华的全球6大移动系统集成商均是面向全球销售。但从整体上看,中国市场仅约占到其总收入的1/3,广阔的海外市场仍占据其收入的主要部分,这同时也为国内通信领域户内/外机柜生产企业创造另一巨大的市场需求空间。

1.3 宽带接入领域机柜需求规模

在过去10年中,我国经济保持着高位增长,而随着社会商业化程度和网络通信技术的不断提高,以及网络资费的逐步降低,互联网在我国得到了迅速普及。中国网民规模从2000年的0.18亿户迅速增长到2009年底的3.84亿户,年复合增长率高达35.80%。2000年,中国互联网普及率不足5%,而到2009年底已经达到28.9%。(数据来源:工业和信息化部)

在中国互联网行业高速发展的同时,宽带用户规模也呈飞跃式上升。过去10年间,宽带用户在中国网民整体规模中所占比重翻10倍,截至2009年底达92.9%,宽带接入已成网民首选的上网方式(见图4)。

目前,我国主流的宽带接入方式分别为ADSL(以铜缆作为信号传输介质)和FTTx(以光纤作为信号传输介质)。基于技术成熟性和建网成本两方面考虑,长期以来,ADSL占据着我国宽带接入市场的主导地位。截至2009年底,两种技术的用户规模比例约为8:2。

但随着宽带用户规模的迅速增长(见图5),以及用户需求的多样化,尤其是大量高带宽网络消费类型的涌现不断地挑战着传输网络的带宽极限,已成为电信运营商进行网络升级的主要驱动力。(以网络视频消费为例:由于感官性强、播放内容多样化且不受播放时间限制等诸多优势,使得网络视频业务一经推出便迅速受到广大网民的青睐,但新推出的HD高清视频类消费所需的带宽是普通视频类消费的7~10倍。)

由于ADSL铜缆传输速率及抗电磁干扰能力较低,另外建网成本受铜价波动影响较大,加上存在线缆被盗风险,使其已难以满足新兴的宽带业务需求。相反,由于光纤具有高带宽、抗电磁干扰能力强等优势加上近年来其价格的逐步下降,将逐步取代AD-SL。

由于之前在ADSL宽带接入工程建设过程中铺设了大量的铜缆,为了节约成本,运营商在部署FT-Tx工程时,将充分利用这些资源,采取FTTx+ADSL的方式进行组网。即:将主干电缆变成光纤,缩短铜缆的距离。这种目前在大量使用的带宽下移方案,在接近用户端增设户外机柜,存放交换机和光电转换器等设备,把光信号转换成电信号,再利用原有的铜缆采用ADSL接入到室内。在铜缆距离缩短到500m以内采用VDSL2技术,可实现的最大50Mbit/s的带宽,以完成DSL和FTTx的协同发展。

2008年10月24日,在工业和信息化部、科学技术部、国务院国资委的共同提议下,中国FTTx产业联盟在北京正式成立,这标志着中国政府在对全面启动全光网建设的问题上与电信运营商达成一致。同时随着三网融合的方案已有时间表的推动,2009年国内3大电信运营商纷纷加快对FTTx的部署(见图6)。

中国电信截至2008年底已完成420万线EPON的建设,2009年EPON集采又新增1000万线,且中国电信已在上海、浙江、湖北、北京4个省市试点GPON。

中国联通截至2008年底已完成100万线EPON的建设,2009年6月又正式启动1100万线的采购计划,为目前全球最大规模的宽带接入网建设项目。

中国移动2009年起才开始进行FTTx的建设,目前已在全国20多个省开始进行x PON试点,总布线量约100万线,大部分省以GPON为主。

目前,市面上的户外机柜主要有256端口、512端口、1024端口3种规格,以主流256端口规格的户外机柜作为参照标准,我们可测算出2010年中国FTTx宽带接入领域户外机柜的需求规模为8.2万台,到2014年,该数字预计将达到11.41万台,年复合增长率为16%(见图7)。

综合上述分析,我们对中国国内通信行业户内/外机柜的整体需求规模做如下测算(见图8)。

从建设成本上看,由于户内机柜主要运用于移动通信领域的共址建站,而现存的2G基站以及小区机房均已具备或可提供完整的发射系统、温控系统及配线系统,使得户内机柜的生产成本较低。相对而言,户外机柜主要用于3G基站的新建工程以及FT-Tx的宽带接入工程,均处于室外环境且需独立运作,需要对上述子系统进行高度集成,因此其生产成本相对较高。

由于户外机柜需要单独处于气候环境中,因此不同的气候条件对户外机柜的配置要求也不一样,从而也导致了产品价格存在较大差异。以2009年行业的平均价格水平,户外机柜的售价约为户内机柜的6~10倍(户内机柜3000~6000元/台;户外机柜12000~30000元/台)。因此,若以行业平均单价为统计口径,在不考虑产品价格变动等影响因素的情况下,我们测算出国通信领域户内/外机柜的市场规模如图9所示。

2 中国通信领域户内/外机柜市场竞争格局分析

目前中国通信领域用户内/外机柜生产企业过百家,但行业集中度却较低,规模以上企业不到10家,主要分布在江苏、浙江、广东等地区。但由于户内/外机柜投入商用的时间还不是很长,而其中户外机柜更是随着国内3G工程和FTTx工程的建设热潮应运而生的新兴产品,目前国内仍没有权威机柜对该产品相关的市场数据进行全面地统计。

目前,本细分行业重点生产企业主要有:深圳日海通讯股份有限公司、江苏荣联科技发展股份有限公司、南京普天通信股份有限公司控股子公司-南京普天长乐通信设备有限公司、苏州新海宜通信科技股份有限公司等。根据上述公司公布资料统计,企业综合竞争力最强的是深圳日海通讯股份有限公司、紧随其后的是江苏荣联科技发展股份有限公司,其次是南京普天长乐通信设备有限公司、苏州新海宜通信科技股份有限公司等。

通信机柜篇5

凸显“一体化”和“节能性”

华信邮电咨询设计研究院专家李团告诉记者, 将通信设备、电源、蓄电池等集成在一个小空间中的户外一体化机柜, 拥有两大优势:一是“一体化”后, 选址、施工快速便捷;二是由于制冷空间减少等措施, 降低了基站能耗。

据悉, 户外一体化机柜的特点是支持室外安装、无需建机房和实现快速建网。“户外站点多部署于建筑物楼顶、小区、郊外、道路沿线、乡村等环境, 可有效解决农村信号盲区、城郊无缝覆盖或缓解区域通信高峰压力等问题。”艾默生公司专家表示。

另一方面, “从节能角度看, 户外一体化机柜是个不错的措施, 可有效减低运营商的成本”, 中国联通计划管理部一位人士告诉记者。

拥有50万左右个基站, 并在继续大力建设基站的中国移动对户外一体化机柜做了多地试点。中国移动通过将传统机房和户外一体化机柜的成本进行对比后得出:户外站配置灵活, 支持后续平滑扩容;与传统机房相比, 减少占地面积超过60%, 免空调, 分舱温控, 年节约电费40%。

三大应用场景

据记者了解, 中国移动的户外一体化机柜主要有三大应用场景。

第一, 密集城区室外覆盖。在难以找到机房的地方, 中国移动采用户外一体化机柜进行覆盖, 这可以节省机房投资具有成本优势。

第二, 一般城区室外覆盖。对于机房建设或租赁比较困难的地区, 中国移动采用在屋顶或街道建设户外型基站, 并通过采用增强覆盖的技术扩大覆盖半径。

第三, 村通工程。农村自身条件相对较差, 中国移动无法租用到合适的机房, 即使租用了民房, 也无法满足通讯设备对环境的要求;搭建机房其时间成本和建设成本往往要高于设备本身;多数自然村人少、分散, 规模较小, 采用机房建设覆盖困难。因此户外一体化机柜在村通工程中可发挥巨大作用。

“新建站点将全都优先考虑户外一体化的机柜。随着老的租用机房的到期, 运营商将逐步考虑退出高成本的机房租赁模式, 应用更多易选址的户外机柜。”中兴新营销总监张萌告诉记者。

运营商需求正在加大

在西方发达国家, 有超过5 0%的站点选用户外机柜建站方式, 市场趋于成熟。但在我国, 户外一体化机柜的应用正处于推广阶段, 市场潜力巨大。

据张萌介绍, 总体来说, 三大运营商对户外一体化机柜仍然处于试验、试商用的阶段, 为了降低能耗和减少排放, 国家去年从宏观政策上也开始不断提出“绿色”的政策性措施以及相关的手段来推动和促进。相对目前而言, 国内运营商的传统机房建设仍然偏向于整体机房建设, 但是三大运营商在逐渐推广相应的一体化机柜试点。

据记者了解, 目前户外一体化机柜正获得越来越多的应用, 比如安徽联通、天津联通、吉林移动、云南联通、重庆电信等地方运营商均有采用。中兴新、艾默生、中国普天、深圳日海等生产户外一体化机柜的设备厂商为运营商3G网络以及整个通信网络的迅速铺开提供了有力的支持。

目前, 国内运营商基站总数已经超过百万个。“按照三大运营商的规划, 首先将规划30%的新建基站采用户外一体化机柜, 然后未来再实现半数以上的户外站型采用一体化, 由此可见未来的市场规模巨大。”张萌表示。

“中国联通在接下来的工作中将继续深入试点, 大力推广一体化机柜。”上述中国联通计划管理部的人士告诉记者。

户外一体化机柜精品产品

中兴新户外一体化绿色机柜

中兴新ZE-O C1000系列户外一体化绿色机柜, 采用空调+热交换器+直通风智能切换, 比传统土建机房节能30%以上;可实现现场拼装, 大大降低运输成本;全铝外壳, 防腐性能好, 使用寿命超过20年;绿色环保, 材料可再利用;结构强度好, 可经受8级地震 (已通过CE认证) ;防盗能力强, 通过枪击实验;安装方式灵活, 可安装在楼顶、街道、山顶等;双侧铝板结构, 隔热效果好;配备提供门禁、水浸、烟感、温湿等, 可实现智能监控。中兴新产品远销全球各地, 客户主要有希腊电信ECI、英国电信、美国STM、IBM、爱立信等。

艾默生EPC系列一体化户外电源系统

钣金结构的机柜设计篇6

1 钣金结构机柜的优点

钣金结构的机柜钣金件的加工属于金属薄板综合综合冷加工, 同一钣金件的厚度相同, 有助于增强机柜的稳定与牢固;

钣金结构的机柜一般由底座、上盖、前后门、前后框架、侧门、角规、横梁等部分构成, 采用可组装式的结构, 组装简单、联接安全、移动方便;

钣金结构的机柜从整体结构上联接牢固, 有助于保障设备的稳定安全运作;

钣金机柜的角规可以做镀彩锌处理, 能够保证设备的安全接地;

钣金结构机柜采用增强型固定托盘, 承重能力强;

钣金结构机柜的风机外壳一次成型, 风机震动减弱;

前后门为高密度网孔, 有效屏蔽机柜内部设备;

钣金机柜表面做喷砂、喷塑处理, 耐酸碱、耐腐蚀性强;

钣金结构的机柜整体经过磷酸盐防腐喷塑处理, 便于维护和保养。

2 钣金结构机柜的具体结构类型

钣金机柜主要是指运用钣金工艺加工出的机柜产品, 其加工过程中主要用到的工艺为电焊、折弯、剪板三种。

在钣金机柜的结构分类方面, 按照机柜的框架类型, 主要可以分为立柱横梁相结合的类型和整板类型这两种;按照钣金机柜的角联接方式分类, 主要可以分为螺钉联接、粘接联接、销联接和焊接连接四种类型。

3 钣金结构机柜主体结构的联接方式

随着机柜加工工艺的发展, 钣金机柜既可以由整面板结构制作成, 也可以由具有一定尺寸的插件组合而成。一般意义上, 钣金结构机柜其主体结构由前横梁、中横梁、侧横梁和立柱组成的框架构成, 其中, 前横梁、立柱、侧横梁一般通过折弯形状和与折弯形状相配合的避位运用穿插技术进行联接;前横梁和侧横梁可以采用电焊的方式进行联接;中横梁主要靠立柱上设有的工艺槽进行联接。

不同的联接方式对钣金结构机柜的性能会产生不同的影响。在钣金结构机柜的设计过程中, 要充分考虑钣金机柜的各个钣金件的联接方式的选取, 以提高钣金机柜的制作质量。

4 钣金结构的机柜在设计过程中应达到的技术要求

钣金机柜的设计主要是运用新工艺、新原理, 在明确机柜设计性能的基础上设计出机柜的草图, 标明尺寸、结构、钣金件、强度等各项技术参数, 为钣金机柜的制作工作提供指导。钣金机柜设计过程中应遵循的技术要求主要为:

钣金机柜要具备良好的技术性能, 能够有效地抗振动、耐腐蚀、抗冲击、防水、防尘、防辐射等性能, 保证放置其中的设备能够稳定地工作;

钣金结构机柜的设计中应具备良好的安全防护措施, 具备良好的使用性, 能够方便人们的安装、维修、操作, 保证操作者的安全;

机柜设计要利于设备的通风散热以减少设备使用中出现的问题;

钣金机柜的设计应符合标准化、系列化、规格化的要求, 减少按照图纸制作机柜工作的繁琐性;

钣金结构机柜的设计要满足电磁兼容的要求, 保证设备在机柜这个有限的空间资源中能够保证工作性能;

钣金结构的机柜设计要做到机柜造型美观, 经济适用, 外表色彩搭配协调。

5 钣金结构机柜的设计工作需要注意的问题

5.1 设计图纸中明确对制作材料的要求

要做好对材料选择的要求, 保证选择正规厂家生产的高质量材料, 确保材料在实际制作中能够符合相关标准的要求, 保证设计成品能够达到设计的性能要求;在设计中要严格控制机柜制作中材料的冲折率, 在保证机柜性能的前提下尽量降低机柜实际制作中工序的繁琐性, 增强设计图纸的可操作性;要确保选用的材料具备较好的强度, 易于弯曲, 便于塑形。

5.2 设计要满足经济实用的原则

钣金结构机柜设计要符合经济实用的原则, 在保障机柜使用安全、使用质量、使用性能的基础上尽量降低机柜制作过程中的成本投入。

5.3 钣金结构机柜的尺寸设计

机柜设计尺寸的确定要严格按照机柜所存放的设备尺寸进行, 并且要充分考虑设备工作所需的各项元件的安装设置所需的空间;要注意对设备使用人群的操作动作、身高、体形等要素的了解, 以确保设计的机柜便于操作人群的使用;设计图纸中尽量使用通用的尺寸数据以减少机柜实际制作中数据换算的复杂性;钣金结构的机柜设计尺寸要严格符合相关标准的要求。

5.4 机柜弯曲结构的设计

钣金结构机柜的弯曲结构设计一定要遵循制作材料的常规折弯结构数据, 保证弯曲程度在制作材料的弯曲性能承受范围之内, 以免造成材料的损坏;如果制作材料的厚度等于或超过2.5mm, 应该注意设计出1t~1.5t宽的工艺缺口。

5.5 钣金结构机柜的外壳设计

钣金机柜的外壳设计要充分考虑机柜所存放的设备的性能、保护与维修方面的要求, 确保设备的正常使用;要根据设备与机柜的具体使用条件设计出适合的外壳类型, 确保在不同条件中机柜使用性能的安全与稳定;机柜外壳设计要确保设备使用人群、维修人群操作、维修的最佳角度。

5.6 钣金结构机柜设计要满足设备的安装使用需求

钣金结构机柜设计的最终目的是更好地发挥机柜的作用, 保障机柜中设备的安全、稳定使用, 在机柜的设计过程中不仅要考虑好设备存放的维护检修要求, 还要满足设备的安装使用方面的需求, 要明确存放在机柜中的设备的具体安装布线的要求, 使机柜设计满足设备的布线、各项元件的联接要求。

5.7 美学装饰与配色方面

在钣金结构机柜的设计过程中要注意对机柜的美学设计, 使机柜的外观设计在比例、色彩、造型、形状方面能够给人以美感, 符合审美的需求。

6 结论

随着社会经济发展水平的不断提高, 钣金结构的机柜越来越为人们所青睐, 其使用范围越来越广, 社会对钣金机柜的性能等各方面的要求也越来越高。钣金结构的机柜设计工作应理解并掌握钣金结构机柜的设计准则与设计中应注意的问题, 以保证充分发挥钣结构机柜的优势。

摘要：机柜根据功能的不同具体可以划分为发射机柜、显控机柜、处理机柜等几种, 其在外形设计上也具有一定程度的差异。钣金机柜凭借其自身的诸多优点随着经济的发展在我国的应用越来越广泛。本文着重探讨钣金结构的机柜在设计中应注意的方面, 为做好钣金结构机柜的设计工作提供一定的指导。

关键词：钣金结构,机柜,设计