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摘要：通信设备因过电压和管理等原因造成设备损坏，或运维管理问题导致系统业务通道不可用占比较高。因此加强通信系统设备过电压防护，降低设备故障率，全面提高通信网业务可用性，已经成为通信运维管理工作关注的重点。本文就通信电源、电缆、静电、防雷接地等设备粗浅地分析元件级安全防护措施，简述当前通信系统中的一些设备和网络级常用防护技术，提出几点建议。旨在探讨安全防护技术，提高通信系统设备安全运维及管理水平。
关键词：通信系统；设备；安全；技术；防护
引言
随着信息科学技术的发展，以大规模集成电路为核心的通信设备得到广泛应用，比分立元器件设备体积小、运行速度快、功耗小、便于维护管理等特点成为其显著的优点，成为微电子科学技术发展的方向。但有关研究统计，过电压造成通信设备故障占比为30-40%，设备自然和人为意外作业等导致设备故障安全问题也越来越突出。因此加强通信设备的过压防护，提高业务可用性，已经成为通信运检工作的重要内容。
1 过电压防护分析
1.1电源系统设备中的过压安全防护
通过电源系统引入的过电压影响系统运行概率较大。通信电源须采取概率防护、系统防护和多级防护的防雷原则进行防護，消除由于雷电干扰引起的过电压对通信电源的不良影响。其主要措施有：电力电缆应有金属屏蔽层，且必须埋地进出通信站，在电源上逐级全面加装电源防雷器，实现多等级防护。在变压器的高压端加装高压防雷器，低压侧加装低压防雷器，在交流、直流配电屏分别加装交、直流防雷器。
1.2通信线路中的过压、过流安全防护
核心通信设备通过电缆与用户设备建立联系，通信电缆沿电力杆路架设，通常架空线路较长，受强电磁场干扰的概率大。在共用电缆通道、住宅区，通信线与电力杆路同杆（沟道）架设的状况大量存在，特别是雷电时电压、电流突变，产生瞬变强电磁场，进而在通信线路金属导体上形成很强感应电压，易对与之相连接的传输或交换机设备造成伤害。如果用于出、入线汇接的分线箱没有配置保安设施（装置）而直接接入，这种做法则极易造成核心通信设备损坏，进而造成全部用户通信中断。设置保安配线屏（架）既可以方便集中汇聚各用户线缆，又可以对用户线引入过压、过流信号进行最大限度的削减或隔离，对用户共用核心通信设备进行有效地防护，从而减小因个别用户线路过电压、过电流造成大量用户遭受影响。因此，通信电缆进入机房务必需先接入保安单元，以保护通信设备免受伤害。
1.3静电引起的过电压安全防护
与电流相比，静电电量虽然小，但电位很高，静电能量累积到一定程度就可能干扰通信设备中电子元件的正常工作，甚至导致其放电而造成通信设备损坏。静电过引起设备故障往往是随机的，重复性不强，一般不易被觉察，因此更应该引起重视。所以在通信机房应安装加湿器、空调、温湿度计等，保证通信设备基本运行同时，设法减少静电产生的条件。在检修通信设备时，检修操作人员先带防静电手环等措施，释放人体静电后，再进行插拔板件。
1.4通信设备的安全防护接地
通信设备接地一般分为工作接地和保护接地。工作接地是将电气设备外壳与大地直接连接，当发生漏电时，通过外壳传入地下，防止发生触电伤亡事故；保护接地是将电气设备在正常情况下不带电的金属部分，以大地作金属性连接，以保证人身安全。接地为各种干扰过电压、过电流的泄放，提供出口，是各种过电压、过电流保护的基础，要引起足够的重视。通信局（站）的接地方式，应按联合接地的原理设计，即单点接地方式。优点是易获得较小的接地电阻，可避免因多点接地间电位差而产生干扰。
2 通信系统中几种安全防护技术
2.1设备级保护
2.1.1电源保护
机框外部引入电源保护通常 1+1 保护方式，能够确保在任意一组机房电源故障时设备均能安全工作。业务单板电源保护通常采用分散式供电方式，使各单板之间的电源影响降低至零，所有单板均有过流、过压保护。电源极性接反保护通常使用保险丝（熔断器）或二极管单向保护。
2.1.2单板保护
交叉、时钟和电源板保护采用1+1配置，PDH支路板、FE和STM-1业务板应支持1：N硬件业务保护。1+1配置平时一块板工作，另一块板处于备用状态，在上故障发生时主用和备用板能够自动倒换。1：N配置，正常N块业务板依靠自身板件工作，当N块业务板中任一板故障时，预先配置好的这块冗余备用板会接替故障板进行工作，保证业务不中断。
2.2 网络级保护
2.2.1 SDH网络保护
SDH的基本网络结构中，只有环网和网孔网具有冗余路由，所以只有这两种网络机构具有构建自愈网的条件。ITU-T的规范中，SDH的网络保护主要针对环网，网孔网可分成若干环网的组合，每个环网再按照环网的保护来实现。SDH网络保护方式分为路径保护和子网连接保护（SNCP）。路径保护分为通道保护和复用段保护，环网保护根据主业务传输方向，可以分为单向环和双向环。SDH保护类型有二纤单向通道环保护、二纤双向通道环保护、二纤单向复用段环保护、二纤双向复用段环保护、四纤双向复用段环保护和子网连接保护。
2.2.2 PTN网络保护
PTN网络是基于分组传送网的业务保护方法和应用。在分组传送网中可用的保护技术种类繁多，按照保护方式来分类，常用的保护技术有线性保护、环形保护、双归保护、FRR保护等方式。
2.2.3 OTN网络保护
OTN 参照SDH 提供了灵活的基于电层和光层的业务保护功能，如基于ODUk 层的光子网连接保护（SNCP）和共享环网保护、基于光层的光通道或复用段保护等。OTN网络保护包括客户侧1+1保护、ODUk保护、光波长保护、线路1+1保护。
3 当前安全技术防护建议
3.1加强完善通信系统和设备的配置管理，增强系统容灾能力
各单位应按照国家电网公司相关设备配置标准要求，做好系统设备配置管理。实现重要业务系统通信设备、路由（通道）及其电源系统设备1+1、1：N冗余，始终能满足N-1状态下系统业务安全运行的目标。应做好所辖范围内通信系统的配置排查工作，特别要结合年度安全检查做好可能造成八级及以上安全事件隐患排查工作，确保重要业务安全防护技术功能配置满足要求。
3.2做好现役通信设备及其电源系统设备的安全检查及日常维护
严格网络安全管理，确保系统各种设备日常运行维护项目的落实，确保各项安全保护技术措施功能正常。其次，在系统“N+1”条件具备时，应定期全面做好系统设备各种“N-1”状态下的切换（倒换）试验工作，对接地系统和防雷器件等关键性设施进行检查、测试。保持防护设施处于良好工作状态，保证各项功能运行正常，并使之能够在通信系统安全运行各环节中适时发挥作用。
3.3完善管理机制，落实相关管理制度，加强系统及设备运维管理
建立健全集中管理、统一监控、专业维护为特征的本地网一体化维护管理体制，明确、落实各级人员责任。倡导主动监控、预防性维护，做好风险评估，及时消除系统运行中的安全隐患。
4 结束语
一个实际通信网络结构通常是比较复杂的（多种结构并存）。通信网络中各设备承载业务安全可靠性要求不尽相同，应具体分析。针对不同业务的安全需求，投入管理力量应区别对待。对于已经实现网络级保护的通信系统应能够确保抵御“N-1”状态下的业务安全运行，同时做好应急管理工作，积极预防应对系统“N-2”故障，提高抵御多点故障的能力。
参考文献：
[1]《通信电源设备维护手册》.人民邮电出版社，1991。
[2]《电力系统通信站防雷运行管理规程》中华人民共和国电力行业标准DL 548-94。
关键词：通信系统；设备；安全；技术；防护
引言
随着信息科学技术的发展，以大规模集成电路为核心的通信设备得到广泛应用，比分立元器件设备体积小、运行速度快、功耗小、便于维护管理等特点成为其显著的优点，成为微电子科学技术发展的方向。但有关研究统计，过电压造成通信设备故障占比为30-40%，设备自然和人为意外作业等导致设备故障安全问题也越来越突出。因此加强通信设备的过压防护，提高业务可用性，已经成为通信运检工作的重要内容。
1 过电压防护分析
1.1电源系统设备中的过压安全防护
通过电源系统引入的过电压影响系统运行概率较大。通信电源须采取概率防护、系统防护和多级防护的防雷原则进行防護，消除由于雷电干扰引起的过电压对通信电源的不良影响。其主要措施有：电力电缆应有金属屏蔽层，且必须埋地进出通信站，在电源上逐级全面加装电源防雷器，实现多等级防护。在变压器的高压端加装高压防雷器，低压侧加装低压防雷器，在交流、直流配电屏分别加装交、直流防雷器。
1.2通信线路中的过压、过流安全防护
核心通信设备通过电缆与用户设备建立联系，通信电缆沿电力杆路架设，通常架空线路较长，受强电磁场干扰的概率大。在共用电缆通道、住宅区，通信线与电力杆路同杆（沟道）架设的状况大量存在，特别是雷电时电压、电流突变，产生瞬变强电磁场，进而在通信线路金属导体上形成很强感应电压，易对与之相连接的传输或交换机设备造成伤害。如果用于出、入线汇接的分线箱没有配置保安设施（装置）而直接接入，这种做法则极易造成核心通信设备损坏，进而造成全部用户通信中断。设置保安配线屏（架）既可以方便集中汇聚各用户线缆，又可以对用户线引入过压、过流信号进行最大限度的削减或隔离，对用户共用核心通信设备进行有效地防护，从而减小因个别用户线路过电压、过电流造成大量用户遭受影响。因此，通信电缆进入机房务必需先接入保安单元，以保护通信设备免受伤害。
1.3静电引起的过电压安全防护
与电流相比，静电电量虽然小，但电位很高，静电能量累积到一定程度就可能干扰通信设备中电子元件的正常工作，甚至导致其放电而造成通信设备损坏。静电过引起设备故障往往是随机的，重复性不强，一般不易被觉察，因此更应该引起重视。所以在通信机房应安装加湿器、空调、温湿度计等，保证通信设备基本运行同时，设法减少静电产生的条件。在检修通信设备时，检修操作人员先带防静电手环等措施，释放人体静电后，再进行插拔板件。
1.4通信设备的安全防护接地
通信设备接地一般分为工作接地和保护接地。工作接地是将电气设备外壳与大地直接连接，当发生漏电时，通过外壳传入地下，防止发生触电伤亡事故；保护接地是将电气设备在正常情况下不带电的金属部分，以大地作金属性连接，以保证人身安全。接地为各种干扰过电压、过电流的泄放，提供出口，是各种过电压、过电流保护的基础，要引起足够的重视。通信局（站）的接地方式，应按联合接地的原理设计，即单点接地方式。优点是易获得较小的接地电阻，可避免因多点接地间电位差而产生干扰。
2 通信系统中几种安全防护技术
2.1设备级保护
2.1.1电源保护
机框外部引入电源保护通常 1+1 保护方式，能够确保在任意一组机房电源故障时设备均能安全工作。业务单板电源保护通常采用分散式供电方式，使各单板之间的电源影响降低至零，所有单板均有过流、过压保护。电源极性接反保护通常使用保险丝（熔断器）或二极管单向保护。
2.1.2单板保护
交叉、时钟和电源板保护采用1+1配置，PDH支路板、FE和STM-1业务板应支持1：N硬件业务保护。1+1配置平时一块板工作，另一块板处于备用状态，在上故障发生时主用和备用板能够自动倒换。1：N配置，正常N块业务板依靠自身板件工作，当N块业务板中任一板故障时，预先配置好的这块冗余备用板会接替故障板进行工作，保证业务不中断。
2.2 网络级保护
2.2.1 SDH网络保护
SDH的基本网络结构中，只有环网和网孔网具有冗余路由，所以只有这两种网络机构具有构建自愈网的条件。ITU-T的规范中，SDH的网络保护主要针对环网，网孔网可分成若干环网的组合，每个环网再按照环网的保护来实现。SDH网络保护方式分为路径保护和子网连接保护（SNCP）。路径保护分为通道保护和复用段保护，环网保护根据主业务传输方向，可以分为单向环和双向环。SDH保护类型有二纤单向通道环保护、二纤双向通道环保护、二纤单向复用段环保护、二纤双向复用段环保护、四纤双向复用段环保护和子网连接保护。
2.2.2 PTN网络保护
PTN网络是基于分组传送网的业务保护方法和应用。在分组传送网中可用的保护技术种类繁多，按照保护方式来分类，常用的保护技术有线性保护、环形保护、双归保护、FRR保护等方式。
2.2.3 OTN网络保护
OTN 参照SDH 提供了灵活的基于电层和光层的业务保护功能，如基于ODUk 层的光子网连接保护（SNCP）和共享环网保护、基于光层的光通道或复用段保护等。OTN网络保护包括客户侧1+1保护、ODUk保护、光波长保护、线路1+1保护。
3 当前安全技术防护建议
3.1加强完善通信系统和设备的配置管理，增强系统容灾能力
各单位应按照国家电网公司相关设备配置标准要求，做好系统设备配置管理。实现重要业务系统通信设备、路由（通道）及其电源系统设备1+1、1：N冗余，始终能满足N-1状态下系统业务安全运行的目标。应做好所辖范围内通信系统的配置排查工作，特别要结合年度安全检查做好可能造成八级及以上安全事件隐患排查工作，确保重要业务安全防护技术功能配置满足要求。
3.2做好现役通信设备及其电源系统设备的安全检查及日常维护
严格网络安全管理，确保系统各种设备日常运行维护项目的落实，确保各项安全保护技术措施功能正常。其次，在系统“N+1”条件具备时，应定期全面做好系统设备各种“N-1”状态下的切换（倒换）试验工作，对接地系统和防雷器件等关键性设施进行检查、测试。保持防护设施处于良好工作状态，保证各项功能运行正常，并使之能够在通信系统安全运行各环节中适时发挥作用。
3.3完善管理机制，落实相关管理制度，加强系统及设备运维管理
建立健全集中管理、统一监控、专业维护为特征的本地网一体化维护管理体制，明确、落实各级人员责任。倡导主动监控、预防性维护，做好风险评估，及时消除系统运行中的安全隐患。
4 结束语
一个实际通信网络结构通常是比较复杂的（多种结构并存）。通信网络中各设备承载业务安全可靠性要求不尽相同，应具体分析。针对不同业务的安全需求，投入管理力量应区别对待。对于已经实现网络级保护的通信系统应能够确保抵御“N-1”状态下的业务安全运行，同时做好应急管理工作，积极预防应对系统“N-2”故障，提高抵御多点故障的能力。
参考文献：
[1]《通信电源设备维护手册》.人民邮电出版社，1991。
[2]《电力系统通信站防雷运行管理规程》中华人民共和国电力行业标准DL 548-94。