應用于小微站的光電一體化集中遠供技術

趙立英，辛 明

（北京中網華通設計咨詢有限公司，北京 100070）

0 引 言

在運營商網絡建設中，市電引入往往是施工過程中最大的難題。通信網絡建設中，設備和技術的提升以及電源設備應用的多元化，促使遠供技術應用場景不斷擴展。同時，運營商遍布城鄉的站點，為網絡資源的優化整合和遠供技術的規模商用提供了有利條件。網絡基礎資源優化整合離不開遠供技術的支持。

1 集中供電的技術優勢

（1）集中分布式供電可有效減少市電停電后需維護上站油機開機發電的站點數量，降低油機發電成本、排放，節約網絡運營成本，有效提高了網絡設備的運行質量，降低了故障率，延長了設備的運行使用壽命。

（2）促進運營商網絡資源優化整合，實現電源資源共享，省略了設備安裝工程中的市電引入，便于新建站選址和站址協議的談判，最大限度地降低選址、建站困難，便于選擇建在最佳站點的同時提高網絡建設速度[1]。

（3）能夠解決UPS設備室外安裝使用中存在的丟失、電池工作環境差以及壽命短等難題，為室外型設備的廣泛應用提供了有利條件。

（4）支持通信網絡技術的發展演進，遠供技術+復合光纜同步解決網絡設備的傳輸和供電，具有明顯的技術優勢和良好的投資效益。

2 集中供電組網方式

根據負載設備電源需求的不同，分為雙端（局端+遠端）和單端（僅局端）2種[2]。

2.1 雙端遠供組網原理

雙端方式需配置遠端設備，適用于輸入電源端口為-48 VDC的負載設備，原理如圖1所示。

圖1 雙端遠供組網原理圖

2.2 單端遠供組網原理

單端方式結構簡單，造價較低，網管監控系統完善，但只適用于主設備安裝采用BBU下沉、集中式備電共站址機柜。單端供電模式是目前各運營商較為認同的小微站解決方式，原理如圖2所示。

圖2 單端遠供組網原理圖

3 設備容量配置與線纜線徑的選取

主要通過計算傳輸電流、電壓以及電阻值確定線纜技術規格。一個項目中，輸電線纜的技術規格必須按照項目的終期容量計算，而設備容量的配置可根據負載需求的增加，分機框、分模塊逐步擴容。

如圖3所示，根據實際供電線路的總環阻RL和基站耗電功率PCS，可計算線路電流IL，同時計算出線路壓降UL=IL×RL和線路損耗PL=RL×I2L；一個模塊的耗電量Pi=(PCS+PL)÷90%；集中式遠供電源設備的總耗電量P=Σ各電源模塊耗電量Pi；集中式遠供電源設備的總（輸入）電流需求=P÷48 V。

圖3 供電線路示意圖

設基站耗電功率為PCS，供電線路損耗為PL，供電線路上的電流為IL，供電線路上的直流壓降為UL，供電線路的總環阻為RL，電源轉換效率為90%，則：

可推導出：

通信設備的負載功耗須根據設備負載功耗（峰値）考慮一定的冗余度，換算出最大安全工作電流及正常工作電壓波動范圍。換算按照N+1備份的原則，確定局端設備的功率模塊配置。

根據局端（供電網點）至遠端負載之間的距離，各種不同的應用場景（單端、雙端，點對點、多站點級聯等）、敷設條件（城市、農村、管道、架空等）、輸電線纜程式（復合纜、專用纜）、線質（銅線、鋁線、電阻率）、線徑（截面積）、線纜技術規格標準以及生產廠家制造工藝（如復合光纜）等，換算輸電線纜的環路電阻值、壓降、安全電流及功率衰減等，確定輸電線纜技術規格。

根據遠端負載的峰值功耗，按照≥30%的原則配置遠供遠端設備（雙端48 V）。

4 遠供實施和技術應用實例

某縣長樂南苑小區位于縣城南側西南壩村，共有25棟樓，小區人口密集，樓間距較近，小區斜頂樓面導致小區內傳統宏站建設困難，如圖4所示。小區內連續及深度覆蓋較差，平均RSRP為-106 dBm。

圖4 長樂南苑小區斜頂樓面建筑實景圖

4.1 光電一體化集中遠供技術

在小區3#、4#、8#、9#、13#以及15#樓頂，共建設20個天支抱桿，如圖5所示。規劃在小區東南角新建BBU集中安置點及電源集中備電處，采用光、電纜同路由方式引至各樓面點位。

圖5 規劃小區天支抱桿分布示意圖

電源系統組網采用單端、集中分布式的供電方式（一點對多點），如圖6所示，同時兼顧傳輸光纜系統的敷設。

遠供電源系統利用機房-48 V直流電，經局端設備（DC/DC變換）升壓，通過遠程供電介質向遠離機房的微站設備或其他設備供電，組網原理如圖7所示。站點采用由局端機直流升壓到270 V直流電直供微站設備。

4.2 低壓線路末端電壓補償裝置技術

案例中，針對小區低壓配電電網基礎薄弱、供電半徑大以及負荷不穩定等問題，采用低壓線路末端電壓補償裝置技術方案提升線路電壓。低壓線路末端電壓補償裝置的投資相比變壓器增容或新裝變壓器的投資降低30%，設備具備不停電安裝、提升三相平衡率、提高變壓器使用效率、減少線路無功傳輸以及降低供電回路單相過載等優點。

圖6 集中供電系統遠供結構示意圖

圖7 光電一體化組網原理圖

4.3 采用集中遠供方案的建設效果

（1）傳輸更高效：直流電干凈、穩定、可靠、傳輸效率高、后期維護費用低、節約電費20%～40%；

（2）高效兼容：直流電壓對同管敷設或鄰近敷設的通信、視頻信號沒有干擾和影響，重要的應用是室分、拉遠基站使用的光電復合纜；

（3）設備輸出功率多樣：主控端可根據用電環境選擇不同輸出電壓設備，以增大傳輸距離和提高效率；

（4）更高安全性：直流電壓與大地懸浮隔離，供電安全，防雷效果好，終端設備可減少防雷設備成本投入；

（5）多重保護：對傳輸線路具有開路、短路、漏電、強電侵入、防雷、防浪涌等保護；線路發生故障時，電源可立即停止輸出直流高壓，保證線路及維護人員的人身安全[3]；

（6）低成本：集中供電模式建設費用低，維護便捷，設備安裝靈活，施工效率高，可防止偷電。

（7）保障站點順利開通：

如圖8所示，站點順利開通后，小區內RSRP-95 dBm以上占比為89.76%，指標提升62%；上傳速率達到5.09 kb/s，指標提升36%；下載速率達到43.75 kb/s，指標提升65%。站點開通前后小區覆蓋路測圖如圖9所示。

圖8 站址開通前后指標對比圖

圖9 站點開通前后小區覆蓋路測圖

5 結 論

光電一體化集中遠供技術在提升網絡品質、降低建設難度、降低網絡運營成本等方面具有明顯優勢，在小微站建設中有著較好的應用和發展前景。