直流遠程供電系統的實踐

中國移動通信集團江蘇有限公司南京分公司 姜 寧

1 目前存在的幾個問題

1.1 組網存在的供電問題

基于目前移動通信的特點，通常都采用將基帶單元（BBU）和射頻拉遠單元（RRU）進行分離，BBU集中放置在機房，靈活機動地開展遠端RRU模塊建設，既提高了組網效率，又能滿足各類無線環境的通信需求。但是在BBU加RRU的組網方式中，RRU作為遠端有源模塊，遠離機房設備，其供電問題就變成了網絡建設中的焦點。

1.2 基站建設和維護存在的問題

室外型小基站和拉遠站點安裝條件差，取電困難且可靠性不高。各種站型的市電引入問題不好解決，直接影響后續基站建設的工期，導致不能按時完成。對于偏遠農村的基站，如果不建設機房，會因為較偏僻產生安全問題以及停電次數較多、時間較長產生供電問題，而建設機房后的配套投資明顯增大，投資收益的矛盾突出。

綜上所述，為了解決上述問題我們將直流遠程供電系統作為專題，主要針對南京移動溧水分公司溧水臥龍湖水庫北直流遠程供電系統進行實踐。

2 遠供方式

2.1 RRU及遠端設備供電解決方案

目前對于RRU及遠端設備的供電方案大致分為以下3種。

2.1.1 市電直接供電

即就近接入220V交流市電直接給RRU單元、室內分布系統（宏蜂窩基站、室內微蜂窩基站和直放站等）供電。這種方式就近取電，損耗小，但是同樣存在供電問題。市電并不是穩定的，它存在著很多電能質量問題，例如電壓浪涌、高壓尖脈沖、暫態過電壓、電壓下陷、線路噪聲、頻率偏移、持續低電壓、供電中斷等。這些質量問題既可以引起系統終端設備硬件老化等相對較輕的不良影響，也可以導致數據完全丟失或主設備燒毀等較大的事故。而且就近取電又受取電場合等環境的因素的影響很大。

市電直接供電方式存在的問題歸納如下：

1）供電的可靠性不能得到有效保障。隨時受市電供應情況的制約，如電網檢修停電等情況；同時，本地用電單位或個人經常以各種原因拉閘限電、斷電，導致可靠性差。

2）普通民用交流電電壓波動大，影響系統設備功效，極易造成系統終端設備被電源浪涌所沖壞。

3）安裝及維護需供電局、外單位或市民等的協助，管理成本高。

4）供電糾紛導致的RRU無法正常工作的情況屢見不鮮。

2.1.2 市電加UPS供電

市電直接供電最直接的考慮是采用一種市電加UPS（不間斷電源）的供電方式，即在各終端設備旁配備小型UPS。

本地加裝UPS解決方案的優點是：技術成熟、價格相對合理、已有大規模應用。

但由于要引入電池設備并安裝于室外等環境，因此也存在許多不足。

第一，因為UPS設備電池容量有限，所以小容量UPS后備時間是有限的，而且UPS主機因大多要處于弱電井或室外安裝，環境非常差，灰塵多，所以UPS因環境因素容易損壞；第二，UPS電池的使用壽命受電池充放電次數限制及溫度的影響較大，所以說電池使用壽命對環境氣候的依賴性較大，如VRLA（閥控式密封鉛酸蓄電池）最佳使用溫度為25℃左右，氣溫每升高10℃，電池壽命就減半；第三，UPS安裝不便，維護量大（安裝于樓頂、弱電井等，空間狹小，維護困難，需定期巡檢，定期對電池充放電）維護費用高，而且更換新電池、處理舊電池所需費用巨大，電池發生泄漏時可能損壞設備器件；第四，UPS投資成本費用高（初期成本加每1～2年更換一次蓄電池的費用），UPS安裝點多而分散，電池容易被盜。同樣，需要遠距離拉線時，必須單獨進行管路施工，無法走弱電管路。

2.1.3 直流遠程供電系統

直流遠程供電系統是利用宏基站或機房內的大容量通信電源和蓄電池組（容量大），經由局端設備進行DC/DC（直流/直流）升壓，以電纜、復合光纜為傳輸介質，通過能量管理分配器分路監控、隔離、限流，最后經遠端設備轉換成末梢網元設備所需的電壓等級，從而實現對末梢網元的不間斷供電和電源集中監控的效果。

使用直流供電系統不受當地電網復雜的負荷變化、晝夜變化、電站多樣化等因素而產生的電網電壓過高或過低的影響。不受當地大型設備開啟、關閉等因素而產生的電磁干擾、諧波、閃變和浪涌的影響，杜絕了當地復雜電力網絡中，直接雷和感應雷對通信設備的損害。所以直流遠程供電網絡純凈、單一，供電電壓穩定，可延長設備使用壽命。其特性如表1所示。

3 方案的比較

針對RRU供電解決方案的調研，對比各解決方案的優缺點從下述幾個方面進行比較。

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3.1 降低管理成本方面

首先，采用遠程供電的整個流程，在運營商安裝部門內部就能完成，無需供電局、外單位的協助，大大降低了管理成本；其次，采用遠程供電系統，供電部分可以同通信終端設備一起安裝，不需另行鋪設專用線路，大大地節省工程成本，加快了工程進度。

3.2 降低運維成本方面

當供電設備點多面廣時，市電加UPS等供電方式涉及大量的運行維護成本，而遠供電源是一種免維護產品，大大地降低維護成本。由于系統為“懸浮”系統，解決了因市電的波動、雷電干擾、停電時間長所帶來的種種問題，節省了大量的維護工作量。

3.3 減少意外停電造成的損失方面

不難發現，UPS供電時間有限，不能應對長時間的停電，難免會因停電造成服務中斷，且超長使用壽命的戶外UPS的電池壽命一般在l～2年，而遠程供電系統設備壽命在10～20年。

對上述供電解決方案的優缺點總結見表2。

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鑒于以上原因，采取遠程供電方式在通信機房取電，通過電纜或復合光纜傳送到無線單元RRU部分，既能保證電源供應的穩定性、增強向遠端RRU設備供電的安全性和可靠性，也不會增加經濟成本，同時減少了大量與業主協調的工作量。直流遠程供電方案有利于網絡中電源設備的集中建設、集中維護運行，降低運行和維護成本，同時也可提高電源設備的整體使用效率。

4 現場簡介

溧水臥龍湖水庫北直流遠程供電系統遠供電源項目主要是解決二干河拉遠基站供電問題。主機房在距離1.2km左右的臥龍湖水庫北基站，此次直流遠供系統主要為二干河的兩臺RRU設備實施遠程供電。局端設備安裝于臥龍湖水庫北基站，從近端機房內取電，升壓后通過傳輸電纜送至拉遠站點，二干河遠端設備降壓為48V為2臺RRU設備進行供電。

該局端設備位于臥龍湖水庫北基站，將開關電源輸出的48 V直流電升壓到DC380V（260～400V可調），通過傳輸電纜輸送二干河基站，在經遠端降壓為DC48V給RRU供電。見圖1。

5 實施效果

該項目建設完成15個月后對其建設成本和設備使用效率指標進行了比對，通過比對得出結論：偏遠郊區建設成本下降95%，設備使用效率提升5%。遠程供電系統的供電方式完全滿足現行形勢下通信設備的各種運用場景。

6 結束語

本次實踐是對比兩個情景相同的宏基站與遠程供電系統的應用。建設成本下降較大，特別是偏遠的郊區，下降率95%、設備利用率提升5%。另外，遠程供電系統更可大量使用在室分系統、拉遠分布式基站、綜合接入系統、無線寬帶、監控等網絡設備中。由于遠程供電系統牽涉到局端的－48V通信電源系統、遠端的通信設備以及中間的供電線路，每個點的實際情況又各不相同，建議要針對每個點進行現場勘察并委托設計。另外，遠供中施工的桿路路由變化較多，所以需完善直流遠供施工及驗收規范，特別是“工程變更”與“重大工程質量事故報告表”“供電路由圖”等。

目前其他運營商在實踐中發現的一些問題，都是與建設相關，如建設前期沒有進行設計與會審，只是廠家提供了方案，實施完成后沒有驗收，工程工藝沒有把關等。所以項目的委托設計、會審、相關資料與驗收等工作非常重要，資料的提供為日后的故障處理與日常維護工作及各維護專業職責劃分等工供依據，達到安全可靠與經濟相結合的最佳組合。