5G 站點(diǎn)電源面臨的挑戰(zhàn)及解決方案研究

張 濤，李杰修

（1. 中國(guó)鐵塔股份有限公司安康市分公司，安康 725000；2. 四川通信科研規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，成都 610041）

1 引言

5G 網(wǎng)絡(luò)是世界范圍內(nèi)積極研究的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，目前我國(guó)在該方面已經(jīng)形成了較多的研究成果，處于領(lǐng)先地位。在5G 技術(shù)發(fā)展中，對(duì)于站點(diǎn)建設(shè)以及電源也具有了更高的要求。對(duì)此，用科學(xué)的方法解決問(wèn)題，對(duì)5G 技術(shù)的發(fā)展起到進(jìn)一步的推動(dòng)作用。

2 5G 站點(diǎn)電源挑戰(zhàn)

在5G 站點(diǎn)電源建設(shè)中，所面臨到的挑戰(zhàn)問(wèn)題有：第一，高可靠性要求。在基站退服原因當(dāng)中，傳輸與主設(shè)備原因在其中占據(jù)有較大的比例，其中50%以上的網(wǎng)絡(luò)中斷都同能源具有密切的聯(lián)系。在以往2G、3G 技術(shù)發(fā)展中，當(dāng)發(fā)生小范圍網(wǎng)絡(luò)中斷情況時(shí)，所產(chǎn)生的影響較小，4G 技術(shù)在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)中斷情況后，所產(chǎn)生的影響也處于可控范圍。而在5G 技術(shù)發(fā)展中，則主要應(yīng)用在智能城市、虛擬社會(huì)、無(wú)人駕駛以及移動(dòng)支付等方面，斷網(wǎng)所產(chǎn)生的影響非常大，并因此具有了非常大的通信保障壓力。在該種情況下，對(duì)于基站電源建設(shè)的可靠性也因此具有了更高的要求。第二，存在改造壓力。在分布式基站當(dāng)中，對(duì)射頻單元同基帶單元的分離進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，能夠以集中的方式放置基帶單元。在該放置方式中，其優(yōu)點(diǎn)即能夠?qū)C(jī)房的租賃以及新建需求進(jìn)行降低，有效的降低物業(yè)協(xié)調(diào)難度。從運(yùn)營(yíng)商共享角度考慮，在5G 網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，集中放置點(diǎn)具有50個(gè)以上的BBU 容納數(shù)量。在新的要求下，在現(xiàn)有機(jī)房的供電、散熱能力以及空間方面還存在不足，需要進(jìn)行改造，則將因此具有較高的改造成本，且BBU 在堆疊放置當(dāng)中，在備電方面也具有較高的需求，并因此使機(jī)房具有較高的承重情況。第三，供電需求增加。在運(yùn)營(yíng)商5G 新頻段引入的情況下，在供電服務(wù)方面也因此具有了更高的需求。在基站電源系統(tǒng)中，即需要交流空開(kāi)具有足夠的裕度，大功率電源在容量方面能夠滿足要求，且在備電預(yù)留余量方面也要求較高，對(duì)實(shí)際工作的開(kāi)展提出了新的要求與挑戰(zhàn)。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 直流系統(tǒng)升壓

就目前來(lái)說(shuō)，-48V 是經(jīng)常應(yīng)用到的直流供電系統(tǒng)，能夠?qū)⒅绷飨到y(tǒng)電壓升至57V 輸出，對(duì)5G 大功率模塊提供支持，以此實(shí)現(xiàn)線纜成本的降低。同時(shí)在升高系統(tǒng)電壓后，在負(fù)載功耗相同的情況下，電纜當(dāng)中也將具有更小的流經(jīng)電流，在對(duì)電纜截面積進(jìn)行減小的情況下對(duì)線纜采購(gòu)成本進(jìn)行有效的降低。在具體升壓操作中，僅僅對(duì)直流供電系統(tǒng)電壓值進(jìn)行設(shè)定即可，不需要對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行新增、也不需要對(duì)額外成本進(jìn)行增加，不會(huì)對(duì)用電設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響。

2.2 直流遠(yuǎn)程供電

在直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)當(dāng)中，其由遠(yuǎn)端設(shè)備、光電混合纜以及局端設(shè)備組成。在實(shí)際應(yīng)用中，能夠?qū)C(jī)房當(dāng)中穩(wěn)定-48V 電源經(jīng)隔離升壓后達(dá)到DC250-DC410V，通過(guò)電纜線纜、光電混合纜以高效率實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端設(shè)備的輸送，在經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)端設(shè)備后，將直流高壓實(shí)現(xiàn)對(duì)微基站、DC48V 或者AC220V 等設(shè)備的穩(wěn)定供電。該系統(tǒng)在應(yīng)用中能夠滿足較多場(chǎng)景要求，包括有商場(chǎng)、住宅小區(qū)、超市等點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)場(chǎng)景，鐵路、高速公路等級(jí)聯(lián)方式場(chǎng)景，政府事業(yè)單位、火車站、商務(wù)寫(xiě)字樓等WLAN 場(chǎng)景以及小容量基站、村通工程以及拉遠(yuǎn)基站等點(diǎn)對(duì)點(diǎn)場(chǎng)景。在具體應(yīng)用中，其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：第一，對(duì)遠(yuǎn)程直流供電方式進(jìn)行應(yīng)用，當(dāng)市電發(fā)生停電情況時(shí)，基站即能夠正常工作。第二，能夠?qū)涣魅ル婎~外費(fèi)用進(jìn)行節(jié)省，在選址中具有十分便利的特征，不會(huì)受到市電影響。第三，能夠避免同當(dāng)?shù)赜脩?、電力部門在接入市電時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)。第四，對(duì)戶外IPS 進(jìn)行有效的節(jié)省，對(duì)電源長(zhǎng)期維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行有效的消除；第四，具有較低的維護(hù)成本，幾乎能夠達(dá)到零維護(hù)，在線路施工中具有便利的特點(diǎn)。對(duì)復(fù)合光纜進(jìn)行使用，不需要對(duì)傳輸電纜進(jìn)行專門的敷設(shè)，在線路投資方面具有較好的效果；第五，具有可靠以及安全的特點(diǎn)，能夠避免傳輸線路因漏電、雷擊、短路以及強(qiáng)電入侵等對(duì)正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。如線路在運(yùn)行當(dāng)中發(fā)生故障，局端則會(huì)對(duì)輸出電壓進(jìn)行停止，僅僅對(duì)40V 以下的線路檢測(cè)電壓進(jìn)行輸出，能夠在60s 內(nèi)恢復(fù)供電，對(duì)維護(hù)人員以及線路的安全進(jìn)行有效的保證。

3.3 鐵鋰電池備電

同鉛酸蓄電池相比，鐵鋰電池在能量體積比、工作溫度范圍以及循環(huán)放電次數(shù)等方面都具有優(yōu)勢(shì)。在保證具有相同體積的情況下，同鉛酸電池相比具有兩倍的備點(diǎn)能力，能夠?qū)C(jī)房稱重不足的問(wèn)題進(jìn)行有效解決。在通信基站當(dāng)中，鐵鋰電池所具有的應(yīng)用作用體現(xiàn)在：第一，單獨(dú)備電。在機(jī)房空間受限以及樓板承重能力受限的基站，如租用民房等樓板荷載能力較低的情況下，可以使用鐵鋰電池對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行替代。根據(jù)其小體積、高能量特點(diǎn)，能夠有效的降低對(duì)于機(jī)房樓板以及安裝空間在承重方面的要求。同時(shí)，因該電池具有較寬的工作溫度范圍，在有效提升機(jī)房空間空調(diào)設(shè)置溫度，降低能耗的情況下對(duì)節(jié)能減排目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。第二，電池混搭。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于不同容量、不同廠家、不同型號(hào)以及不同時(shí)期的蓄電池來(lái)說(shuō)，是不得混用的。但在實(shí)際工作中，則可以通過(guò)電池合路器的使用混搭使用鐵鋰電池以及鉛酸蓄電池，以此實(shí)現(xiàn)基站備電能力的提升。在優(yōu)化現(xiàn)網(wǎng)基站蓄電池資源的基礎(chǔ)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、維護(hù)以及運(yùn)營(yíng)成本進(jìn)行有效的降低。

4 結(jié)束語(yǔ)

在上文中，我們對(duì)5G 站點(diǎn)電源面臨的挑戰(zhàn)及解決方案進(jìn)行了一定的研究?？梢哉f(shuō)，在5G 技術(shù)快速發(fā)展的背景下，對(duì)于站點(diǎn)電源的建設(shè)與運(yùn)行方式也具有了更高的要求。在未來(lái)工作當(dāng)中，即需要能夠積極做好通信電源新設(shè)備與新技術(shù)的結(jié)合性應(yīng)用，在對(duì)未來(lái)5G 網(wǎng)絡(luò)部署打下良好基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上使5G 技術(shù)能夠在我國(guó)發(fā)揮出更大的作用。