5G 基站供電解決方案

張維東

（中國電信股份有限公司重慶網絡監控維護中心，重慶 400042）

0 引 言

按照網絡強國戰略的部署，從2019年開始，各大主流運營商快速進行了5G 移動通信網絡的部署，在城市熱點區域安裝了大量的5G 基站。如何保障5G 基站供電安全是一個重要問題。本文從5G 基站的功耗和供電問題方面進行分析，總結5G 基站的供電問題解決方案，講對保障5G 基站安全可靠供電發揮重要作用。

1 5G 基站組網特點

5G 基站點多面廣。隨著移動通信技術的發展，低頻的使用接近飽和，5G 移動通信的載波頻率變得越來越高，意味著蜂窩系統的覆蓋半徑越來越小。因為頻率越高，電磁波的衰減越大。5G 基站布局密度比4G 大，基站間距從4G 時代千米級壓縮到百米級。5G 基站平均覆蓋半徑100～300 m，大概數量為25 個/km2，5G 基站數量相對于4G 基站數量要增加許多倍。5G 基站點多面廣功耗大，有宏基站、微基站和皮基站多種類型。如何保障大量高密度部署5G 基站的供電安全，是面臨的一個重要問題。5G 基站承載的業務量更多，其供電中斷后影響非常嚴重。

2 5G 基站功耗分析

5G 基站點多、面廣、功耗大。一個5G 基站平均功耗是 4G 基站的 3～4 倍[1]。AAU 功耗增加是 5G 功耗增加的主要原因。下面分別就宏基站、微基站和皮基站的具體功耗進行分析。

（1）宏基站：由BBU（CU+DU）+AAU（RRU）組成，每個基站系統包括1 個BBU 和3 個AAU。單個AAU達1 000 W 以上，單個BBU 達700 W 以上，一個系統3.7 kW。基站傳輸IPRAN 單設備功耗600 W 以上，加上基站空調平均功耗2 000 W，一個共享基站10～20 kW。

（2）微基站：由BBU（CU+DU）+AAU（RRU）組成，每個基站系統包括1 個BBU 和3 個AAU。單個BBU、AAU 達500 W，一個系統2 kW。基站傳輸IPRAN 單設備功耗600 W 以上，加上基站空調平均功耗2 000 W，一個共享基站6～8 kW。

（3）皮基站：即μRRU，每個發射點一個小盒子，不存在共享問題。單個μRRU 達20～50 W。

3 5G 基站供電問題

通過分析5G 基站功耗情況，結合前期5G 基站的建設情況，目前5G 基站供電問題主要有兩個方面。

3.1 基站功率過大導致取外市電困難

5G 基站直供電難度比4G 大。5G 基站直接從供電局電網拉市電難度太大，但轉供電后遺癥多。5G 基站引外市電比較困難。以前4G 基站相對少，可選擇余地大，除了通過供電局拉線實現直供電外，盡量找政府、單位、大型物業溝通取電，實現友好轉供電。現在5G時代站點密度大，供電容量大，免不了找私人物業取電，難免遇到溝通困難、電費價格后遺癥多的問題。即使私人物業愿意轉供電，基站需要容量達10 幾kW，很多物業建筑難以提供如此大容量的富余電力。

3.2 基站功率過大導致電池備電困難

5G 基站電池容量比4G 大，后備蓄電池容量成倍增加，現有空間無法容納如此多蓄電池。此外，電池體積問題、重量問題、安全問題、溫控問題也將成為5G 基站的主要問題。

4 5G 基站供電問題解決方案

基于上面對5G 基站供電問題的分析，結合當前網絡運行的實際情況，提出以下供電問題解決方案。

（1）減少外電容量需求是最有效對策，將BBU 能集中池化到通信機房或大型基站內，可減少20%～25%的基站耗電功率，從而降低5G 基站外市電引入的難度。

（2）轉供電模式不是基站取電的長遠之計，采取必要措施將轉供電模式改為直供電模式。

（3）通過電源與電池的配合，讓電池代替外市電電源進行調峰供電，減少基站對外市電的需求。

（4）通過優化網絡結構，將BBU（CU+DU）集中池化到通信機房或大型基站內，實現網絡側結構調整，擺脫或減少5G 基站對電池備電的依賴。

（5）選擇高密度和環境適應性好的電池，營造電池友好環境，不用空調也能滿足鉛酸蓄電池基本生存環境，如鐵鋰電池、三元鋰電池，解決電池容量問題、體積問題和重量問題。

（6）降低需要電池備電的設備負載功耗，將新的節能技術廣泛應用于5G 基站，如數據中心式的散熱/冷卻技術引入基站、動態休眠、載頻/時隙關斷技術等。

（7）采用遠近配合電池備電，結合高壓直流遠供。在5G 基站遠端配調峰型小電池，在近端通信機房或大型基站配多站共享型大電池，實現蓄電池備電集中共享模式。采用240 V 直流遠供+集中備電方式，大大增加了備電可靠性和靈活性[2]。5G 基站側不配或配少量電池，采用高壓直流遠供時，在大機房集中共享大容量電池，基站側不配開關電源系統，只需配240/48 V轉換器。240 V 高壓直流遠供方案有復合光電纜方式、專用銅電纜方式和專用鋁電纜方式3 種方式選擇，用于宏基站或者接入網周邊的加密站供電，遠供距離1～2 km內為宜。這種方案有效解決了5G 基站電池備電問題和市電供電問題。

（8）網線POE 48 V 直流遠供。用于皮基站μRRU場景，供電距離100 m 為宜，超過100 m 需要加延長器。功率20～50 W 為宜，48 V 直流電壓制式，超六類網線。低功耗基站可以采用單纜4 對8 芯線對方案；高功耗基站則應該采用雙纜8 對16 芯線對方案。具有斷線、過載、短路、碰地檢測保護機制。

（9）結合5G 業務切片，實現按業務種類差異化備電或按業務種類差異化下電，確保話音業務不斷電。

5 5G 基站電源選取方案

5.1 外市電選取方案

外市電利舊：外市電容量＞現有設備用電負荷+5G 基站新增負荷需求時，可利舊外市電滿足5G 基站建設需求。

外市電擴容：外市電容量＜現有設備用電負荷+5G 基站新增負荷需求時，需申請外市電擴容滿足5G基站建設需求。

5.2 開關電源選取方案

開關電源利舊：I整流輸出-I現有設備工作峰值-I蓄電池-I5G＞20 A，可直接利舊開關電源柜滿足5G 基站建設需求。

開關電源擴容：I整流輸出-I現有設備工作峰值-I蓄電池-I5G＜20 A，但開關電源柜最大容量滿足需求，可通過擴容電源模塊滿足5G 基站建設需求。

開關電源柜替換 /新增：I整流輸出-I現有設備工作峰值-I蓄電池-I5G＜20 A，且電源柜最大容量不滿足需求，可通過替換更大容量電源柜或新增電源柜滿足5G 基站建設需求。

5.3 電池選取方案

新建5G 基站蓄電池：考慮到5G 基站的重要性和實際功耗情況，新建5G 基站機房內蓄電池按3 h 備電時長選取，配置2 組500 Ah 電池。對于室外一體化機柜（12 V 模塊），蓄電池按3 h 備電時長選取，配置3組150 Ah 電池。

利舊原有基站的蓄電池：必須進行電池容量計算，要求電池總容滿足原有設備和新增5G 基站設備的總需求。若不滿足，需要對電池組擴容。擴容后的電池總容量應滿足加上新增5G 基站后總的設備負荷備電需求，總需求按3 h 備電時長選取。

6 結 論

在實際5G 基站建設中，為確保5G 基站安全可靠供電，減少成本投資，加快建設速度。一方面要充分利用4G 等基站的電源設施及其富裕容量。另一方面，當電源負荷經計算不滿足5G 基站需求時，需申請外市電擴容滿足建設需求，或通過替換更大容量開關電源柜或新增電源柜滿足建設需求。當這些措施都無法滿足5G 基站安全供電時，需綜合運行提出的5G 基站供電問題解決方案。