地鐵民用通信機房解決5G基站電源方案研究

信勁松 霍勵 李云鵬 李斯博

摘要：我國5G技術目前處于高速發展階段，如何快速部署5G基站，成為當前面臨的挑戰。本文通過介紹地鐵民用通信機房在5G基站部署上的優勢，分析鋰電池、直流遠供電在5G基站部署上的應用，為推動5G基站快速部署提供參考。

關鍵詞：5G基站;地鐵;通信機房

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）07-0024-01

0 引言

隨著移動網絡的飛速發展，5G網絡已經到來，“人與人、人與物、物與物之間的連接”形成真正的萬物互聯時代。在全球較早發展5G技術研究的國家中，我國處于領跑地位。在技術研發、網絡建設與應用創新方面皆取得階段性成果。快速、高效、廣普、全覆蓋的構建下一代智能移動通信網，成為加速我國信息化建設、網絡高速發展、引領社會智能化、贏得國際信息化領先水平的重要基礎條件。

1 城區5G基站面臨的電源問題

1.1 5G網絡的備電要求

5G時代的到來更多的會被應用在人臉識別、移動支付、自動駕駛、VR、人工智能、物聯網等業務中，讓信息改變社會，讓“萬物互聯”成為可能。而相應的對于斷網后的影響也成為難以接受的弊端，5G網絡的通信保障成為重中之重。因此基站擁有可靠的后備電源成為5G網絡基站建設中必不可少的因素。

1.2 城區5G基站建設需求

傳統基站采用宏基站搭配室內分布系統解決室內外網絡覆蓋。而5G時代，需采用高低頻搭配與宏基站結合各類小微站，通過高低站密集立體式的網絡結構進行覆蓋，5G基站的數量會遠超4G基站規模。而小微站擁有重量輕，體積小，使用靈活等特點，可與城區的廣告牌、路燈、信號燈等相結合。如何解決城區范圍內未來大范圍新增的5G基站引電及備電問題，成為快速大范圍覆蓋5G網絡的重要課題。

1.3 城區機房現狀問題

目前城區現有基站多采用機房+天饋的方式覆蓋，自從分布式基站（BBU+RRU）設備的出現，將BBU集中放置，采用RRU拉遠覆蓋的方式更為普遍。5G時代在考慮多家運營商共享機房的情況下，單機房需求放置BBU的數量約為40臺以上，備電時間運營商需求普遍在7個小時以上。而目前現有機房普遍在30平方米左右，而且已經放置了運營商大量2G、3G、4G設備，原有機房市電申請的容量也不足以滿足5G設備的放置。而對機房的改造和新建，都將有昂貴的成本，隨著5G基站大量建設，5G基站的引電及備電問題應運而生。

2 地鐵民用通信機房解決城區5G基站電源問題

2.1 地鐵民用通信機房的優勢

隨著城市高速發展，軌道交通成為人們出行首選交通方式，而軌道交通中地鐵占比更高，主城區可做到2KM范圍內必然有一個地鐵站，目前每一個地鐵站均會有一個民用通信機房。民用通信機房面積普遍在60-70平方米，比傳統的基站機房面積大了一倍;而民用通信機房引入電均是由軌道公司提供的雙路60-90kVA的380V一級負荷供電，相比傳統基站機房申請的市電供電的安全保障級別更高，可為5G基站提供保障性供電。同時機房內的消防與暖通均有軌道公司提供，相關要求均滿足通信機房需求[1]。

2.2 鋰電池備電的優勢

隨著鋰電池發展技術的成熟，鋰電池相比較傳統的鉛酸閥控電池有著循環放電次數多、能量體積高、工作溫度范圍大、體積小、重量輕等優勢，具體對比如表1所示。

通過在地鐵的民用通信機房采用鋰電池，通過利用其體積小、重量輕等特點，不但滿足民用通信機房內地鐵設備的備電問題，同時通過做儲能中心，為地鐵站點周邊5G基站的備電提供可能。另一方面可搭配新型的開關電源，通過智能監控5G基站的用電峰值，通過設置供電閥值，在峰值時結合市電+鋰電池靈活為5G基站供電，在低谷時市電為鋰電池充電。削峰填谷，錯峰供電，可有效的最大限度降低5G基站引電成本。

2.3 直流遠程供電系統

直流遠程供電系統主要由三部分組成，分別為母站局端設備，子站遠端設備和傳輸側光電復合纜部分。通過將地鐵民用通信機房內常規的-48V直流電通過局端設備升壓到DC 240V～410V，通過光電復合纜輸送到子站的遠端設備，通過遠端設備的降壓，把高壓降低為DC—48V、或AC 220V的電壓，為遠端負載提供有效供電。通過搭配地鐵民用通信機房內鋰電池，可有效的為地鐵站周邊2km范圍內的5G站點提供24小時備電保護，在特殊情況下免維護的為站點提供持續供電[2]。

地鐵民用通信機房直流遠供電的優勢：（1）搭配地鐵機房的鋰電池備電，可在市電斷電時，5G基站仍然可正常工作;（2）可避免5G基站安裝時，需重新與供電部門協調用電，減少協調工作;（3）通過機房內搭配鋰電池削峰填谷，可有效節約交流用電費用;（4）對于地鐵站周邊供電困難的站址選址更加方便，可快速部署5G基站;（5）線纜采用光電復合纜，可通過地鐵民用通信機房同步將光電纜引接到位，不許專門布放電纜，節省線路投資;（6）安全可靠，保證線路側及子端設備側人員維護安全。

隨著5G時代的快速臨近，5G基站需小微站結合宏基站，立體式的部署架構，利用地鐵民用通信機房可有效的解決地鐵站周邊2km范圍內基站尋址難、引電難的問題。可快速部署5G基站，通過集中放置BBU，提高共享效率，降低設備損耗，可有效降低5G基站部署的配套投資。

3 結語

5G移動通信網具備高速率、低延時、大帶寬的特點。其對大規模的MIMO技術和超密集異構網絡及新型網絡架構的應用對于基站的配套及電源的設計和施工帶來巨大難題，而通過對地鐵機房及新型電源技術的應用，對支撐地鐵站周邊5G基站的快速部署有顯著作用。雖然其具有一定的局限性，但對于主城區5G網絡的快速部署，仍取得顯著的經濟價值和社會價值。

參考文獻

[1] 王祖陽，楊傳祥，張進，張國棟.5G無線網技術特征及部署應對策略分析[J].電信科學，2018（S1）：9-16.

[2] 郭正平，楊慧，羅康寧.5G 移動通信技術對基站配套的影響[J].信息記錄材料，2017（11）：2-3.