لماذا تستخدم معظم أجهزة الاتصالات DC 48V؟

في البنية التحتية للاتصالات سواء كانت وحدة RRU لمحطة قاعدة 5G، أو خوادم في مراكز البيانات، أو محولات في الخزانات الخارجية.العاصمة 48 فولت يتم اعتماده عالميًا تقريبًا باعتباره جهد الإمداد القياسي. هذه المعلمة التي تبدو ثابتة ليست اختيارًا عشوائيًا؛ بل هو نتيجة ما يقرب من قرن من التطور التكنولوجي. نظرًا لأن معيار “golden، فإن” 48V يحقق التوازن بين الكفاءة والسلامة مع تلبية المتطلبات الفريدة لسيناريوهات الاتصال، مما يجعله المعيار المعترف به عالميًا.

تتناول هذه المقالة الأصل التاريخي والمزايا التقنية وميزات السلامة والتطبيقات الصناعية لشرح سبب تحول DC 48V إلى مصدر الطاقة الرئيسي لمعدات الاتصالات.

I. الأصل التاريخي: من شبكات الهاتف إلى الاتصالات الحديثة (R“Voltage Legacy”

1. شبكات الهاتف المبكرة: جين اختيار “Voltage”

في أواخر القرن التاسع عشر، اعتمدت أنظمة الهاتف المبكرة على بطاريات الرصاص الحمضية (جهاز تخزين الطاقة السائد). كان لكل خلية من خلايا الرصاص الحمضية جهد اسمي قدره 2 فولت. وجد المهندسون أن الاتصال 24 خلية متسلسلة (2V × 24 = 48V) قدمت مستوى الجهد الذي:

• توفر قوة قيادة كافية لنقل الصوت لمسافات طويلة دون تشويه.

• تجنب فقدان الخطوط العالية، نظرًا لأن التيار المستمر منخفض الجهد لديه خسائر نقل أقل بكثير في الكابلات النحاسية مقارنة بالتيار المتردد عالي الجهد.

• عمر دورة البطارية الأقصى (500 دورة 800 عند 48 فولت)، مقارنة بعمر منخفض عند 60 فولت أو تكوينات أكبر حجمًا وأكثر تكلفة عند 24 فولت.

هكذا،, أصبح 48V مضمنًا باعتباره “genetic code” تم نقل إمدادات الطاقة للاتصالات مع تطور الصناعة من الاتصالات الهاتفية السلكية إلى المحطات الأساسية اللاسلكية واتصالات الموجات الدقيقة.

2. التقييس والاعتماد على مسار “”

بحلول منتصف القرن العشرين، اعتمد مشغلو الاتصالات مثل AT&T وBritish Telecom نظام 48 فولت على نطاق واسع. تم تصميم الأنظمة البيئية الداعمة (المقومات والبطاريات والموصلات) جميعها بقدرة 48 فولت. ولتجنب مشكلات التوافق وتكاليف إعادة التصميم الهائلة، تم تضمين الاتحاد الدولي للاتصالات رسميًا 48 فولت تيار مستمر كمعيار إمداد الاتصالات المفضل في مبادئها التوجيهية لعام 1980.
من 2G إلى 5G، احتفظت الصناعة بهذا الجهد ليس لأن 48V هو الخيار الوحيد الممكن، ولكن لأن استبداله سيتطلب إعادة تصميم مليارات الأجهزة وفرض مليارات التكاليف الإضافية.

ثانيا. المزايا التقنية: تلبية احتياجات التيار المستمر ذات الجهد المنخفض من “ لمعدات الاتصالات

1. انخفاض استهلاك الطاقة وانخفاض الحرارة

تتطلب المكونات الأساسية (الرقائق عند 3.3 فولت/5 فولت، ووحدات التردد اللاسلكي عند 12 فولت) تحويل DC-DC. مع الفولتية المدخلة في نطاق 36.72 فولت, ، المحولات تحقق أعلى كفاءة (92prochen96%)، مما يجعل 48 فولت البقعة الحلوة.

• عند 24 فولت، تنخفض المحولات إلى كفاءة 85 بوصة 88% بسبب التيارات العالية.

• عند 60 فولت، تكون الكفاءة مقبولة ولكنها تتطلب مكونات ذات تصنيف أعلى، مما يؤدي إلى رفع التكاليف بأكثر من 20%.
  بالإضافة إلى, تيار أقل عند 48 فولت يقلل من فقدان I²R والحرارة، ويقلل الحاجة إلى المراوح والمبددات الحرارية، ويحسن الموثوقية.

2. تجنب عدم استقرار التيار المتردد

يتجنب التيار المستمر تقلبات التردد والطور (50/60 هرتز) المتأصلة في التيار المتردد، والتي يمكن أن تشوه إشارات التردد اللاسلكي وترفع معدلات خطأ البتات.
كما أنه يتكامل بسلاسة مع البطاريات، مما يزيل خطوات التحويل وفقدان الكفاءة التي تظهر مع محولات التيار المتردد بالإضافة إلى.

3. تقليل فقدان الخط في النشر الموزع

غالبًا ما يتم نشر معدات الاتصالات بعيدًا عن غرف الطاقة. عند الطاقة المتساوية، يقلل الجهد العالي من التيار وبالتالي الخسائر.

• عند كابل 100 واط، 200 متر: خسارة 48 فولت → 7.3%؛ خسارة 24 فولت → 29.4%؛ 220 فولت تيار متردد → خسارة ضئيلة ولكنه يحتاج إلى محولات/عاكسات مكلفة.
  وبالتالي، فإن 48 فولت يوازن خسارة الخط مقابل تكلفة المعدات وتعقيدها.

ثالثا. ميزات السلامة: حماية المرافق والموظفين

1. سلامة الجهد المنخفض (الامتثال لـ SELV)

بموجب معايير IEC، فإن الفولتية الأقل من 60 فولت هي السلامة ذات الجهد المنخفض للغاية (SELV). عند 48 فولت، حتى الاتصال البشري المباشر يسبب تيارات غير ضارة (<48 مللي أمبير، أقل بكثير من 50 مللي أمبير القاتلة). وهذا يسمح بعمليات أكثر أمانًا بدون معدات حماية ثقيلة، على عكس التيار المتردد 220 فولت/380 فولت.

2. تقليل مخاطر الحرائق

عند الفولتية العالية، تنتج الدوائر القصيرة أقواسًا قوية يمكنها إشعال المكونات. عند 48 فولت، تكون الأقواس أضعف ويتم قطعها بسرعة بواسطة الصمامات السريعة (≥10 مللي ثانية). في المقابل، تحمل أقواس التيار المتردد 220 فولت طاقة أكبر بكثير، مما يخلق مخاطر أعلى للحريق.

رابعا. التطبيقات العملية: حلقة النظام البيئي الناضجة“

1. النظام البيئي لمعدات الطاقة

يوفر الموردون مثل Huawei وVertiv وDelta نطاقات كاملة من أنظمة 48 فولت

• المقومات (خرج 42 بوصة 58 فولت، كفاءة ≥94%).

• بطاريات موحدة (حمض الرصاص والليثيوم).

• وحدات التوزيع والموصلات، كلها قابلة للتشغيل البيني.

يقلل هذا النظام البيئي الناضج من تكاليف الشراء (بمقدار 15/20%) ويبسط عملية الصيانة.

2. التكيف على مستوى الجهاز

يقوم البائعون مثل Ericsson وNokia وZTE بتصميم معدات بقوة 48 فولت بشكل افتراضي

• تم تحسين الشرائح لإدخال 48 فولت DC-DC.

• تتضمن تخطيطات الأجهزة موصلات قياسية 48 فولت.

• تخضع المنتجات لاختبارات عبر نطاقات 42 درجة مئوية و58 فولت.

على سبيل المثال، تعمل وحدات 5G RRU بجهد 48 فولت و300 واط. سيتطلب تبديل مستويات الجهد إعادة التصميم، وإضافة الملايين من تكاليف البحث والتطوير، وتأخير إطلاق المنتج.

الخلاصة: 48 فولت تيار مستمر و“التوازن الأمثل لطاقة الاتصالات

يعد DC 48V أفضل حل وسط لصناعة الاتصالات بين التاريخ والكفاءة والسلامة ونضج النظام البيئي.

• تاريخيا, ، متجذرة في بطاريات الرصاص الحمضية ومعززة بعقود من الممارسة.

• تقنيا, ، مُحسّن لكفاءة التحويل والنشر الموزع واستقرار النظام.

• بأمان, ، أقل من عتبة SELV، مما يقلل من المخاطر.

• صناعيا, ، مدعومة بنظام بيئي كامل وفعال من حيث التكلفة.

وبالنظر إلى المستقبل، مع الجيل السادس والاتصالات عبر الأقمار الصناعية والاستخدام الواسع النطاق لبطاريات الليثيوم (3.2 فولت × 15 = 48 فولت)، فإن معيار 48 فولت لن يستمر فحسب، بل سيتوسع ليشمل الحوسبة المتطورة وإنترنت الأشياء، حيث تتوافق مزاياه تمامًا مع متطلبات الصناعة للاستقرار والكفاءة والسلامة والتحكم في التكاليف.