5G無線設備利用機房傳輸系統電源的應用探討

龔戈勇

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210009）

1 背 景

由于5G系統采用更高頻段進行組網，單站點覆蓋區域更小，站點建設密度更高。為保證5G網絡的高速率和廣覆蓋需求，運營商需投入巨大的資金進行5G網絡建設。促進共建共享和綜合利用，優先利用現有無線基站提高建設效率，將是5G網絡快速組網的重要保障。當前，5G無線設備功耗較大，在共址建設時將導致機房電源系統出現容量緊張、空開資源不足等現象。如何以更快的速度、更合理高效的辦法利用機房現有的供電系統，是運營商建設部門在5G建設過程中考慮的問題。

2 5G系統對基站電源的需求

5G系統采用C-band大帶寬，結合M-MIMO技術和NR頻譜效率的提升，提升系統小區容量和傳輸速率。單載波可提供相比LTE單小區25～30倍的容量，但5G系統基站無線設備的功耗，也隨著系統傳輸速率的增加而不斷上升。通過對主流5G廠家設備進行對比可知，當前5G系統BBU單元的平均功耗將比LTE系統設備功耗增加2倍，集成了天線和RRU單元功能的有源AAU單元比傳統的RRU單元的功耗將增加2～3倍[1]。以一個標準的5G基站覆蓋3個小區（載波配置S1/1/1，包含1套BBU和3個AAU單元）為例，單站點的無線設備功耗將達5 kW。

因此，5G系統在提升無線網絡傳輸速率的同時，也給站點工程建設帶來了巨大挑戰。考慮到當前5G規劃建設的站點目前大部分都存在中國移動、中國電信、中國聯通三家運營商共享的情況，機房內本身已配置有2G、3G、4G系統多套無線設備，若在此基礎上再新增一套5G無線設備，現有基站機房的空間、電源等配套資源將非常緊缺。

3 現有匯聚機房的傳輸電源系統現狀

隨著傳輸網絡上層節點設備的不斷下沉和機房選址難度的增加，越來越多的城區匯聚機房采用與無線基站進行共址建設。普通匯聚機房屬于匯聚層的物理節點，在傳送網中起著承上啟下的作用，負責骨干匯聚層所收斂的區域內業務的匯聚和疏導，提供一定的業務交叉和匯聚能力。機房內大部分安裝有WDM/OTN、PTN、SDH/MSTP以及OLT等傳輸設備，可使用面積大于35 m2。設計初期時已考慮遠期發展預留，電源系統配置能滿足中長期的傳輸設備擴容需要，具有較大的容量和較長的后備保障時長。該類機房市電引入級別一般要求不得低于一路三類市電，優先采用直供電方式，初期考慮容量不低于100 kVA[2]。大部分匯聚機房內配置了2套開關電源系統，少數機房甚至配置有3套以上開關電源系統。對應的傳輸系統開關電源容量一般不低于-48 V/600 A，整流模塊采用N+1冗余方式配置且電源端子數量多，一般2×250 A主備用作為蓄電池輸出分路，6×32 A、8×63 A、6×100 A主備用作為設備輸出分路。

在無線設備和匯聚機房共址的機房中新增5G無線設備時，通常優先使用原無線設備的電源系統。當無線電源容量不足或無法滿足新增設備要求時，探討通過將5G無線接入容量充足且電源端子豐富的傳輸電源系統，可有效解決現有機房無線電源系統資源短缺的局面。

4 5G無線設備利用傳輸電源的應用方案

4.1 現有機房資源情況

某城區無線設備與匯聚機房共址建設的站點設備平面布置如圖1所示，機房面積36 m2。機房內已布置二排傳輸設備機架，一排無線設備機柜，還有部分無線BBU采用掛墻機框的方式安裝。因為該站點為主城區覆蓋的重要場景，網絡部門現規劃在該站點共址建設5G無線系統。

圖1 機房現有設備平面布置圖

機房內無線設備和傳輸設備分別采用獨立的電源系統進行供電。傳輸電源系統配置了一個-48 V/600 A組合開關電源柜，配置兩組1 000 Ah鉛酸蓄電池；無線電源系統配置了一個-48 V/600 A組合開關電源柜，配置2組400 Ah鉛酸蓄電池。其中，無線設備對應的組合開關電源柜內空開端子已全部用完，且無空余位置來新增空開模塊，如圖2所示。

圖2 機房現有無線開關電源柜空開及端子圖

機房內無線系統和傳輸系統直流電源系統的負載情況如下。

（1）現有的無線設備系統有GSM900系統、DCS1800系統、TD-SCDMA系統、LTE（F頻段）系統、LTE（D頻段）系統及多個拉遠站的近端BBU單元，對應的無線設備功耗情況如表1所示。

由表1可知，當前機房無線設備功耗為15 560 W，機房內無線系統對應的原有-48 V中的MCS3000D組合開關電源柜配置了50 A整流模塊8塊。經核算，機房現有組合開關電源柜只能基本滿足現有無線設備的直流電源容量需求，無剩余容量滿足新增5G的BBU和AAU電源的功耗需求。

（2）機房內現有的傳輸電源系統在建設初期考慮了中遠期傳送網設備配置的要求，對應的直流電源系統容量比較充足，現有傳輸設備功耗如表2所示[3]。

由表2可知，當前機房傳輸設備功耗為14 200 W，機房內傳輸系統對應的原有-48 V艾默生PS48600組合開關電源柜，配置了50 A整流模塊12塊。通過核算，現有傳輸設備對應的直流電源系統能夠滿足的功耗約為24 000 W。在保證一定冗余的情況下，該傳輸組合

開關電源柜還有6～7 kW的容量滿足新增設備的功耗需求。通過合理的分配使用，在保障現有傳輸設備用電安全的前提下，將新增5G無線設備接入傳輸電源系統，將能有效解決機房無線電源系統容量和空開不足的問題，從而實現該站點5G網絡的快速建設。

表1 機房現有無線設備功耗

表2 機房現有傳輸設備功耗

圖3 新增5G設備后的機房設備平面布置圖

4.2 5G無線設備利用傳輸電源的應用方案

普通匯聚節點機房安裝有集客、WLAN及家庭寬帶等各類業務設備，其上層與骨干匯聚節點機房進行傳輸連接，因此設備用電安全要求等級較高。在將無線設備接入傳輸電源系統時，首先需優先保障原有傳輸系統設備的用電安全。因此，將5G無線設計方案提交給傳輸管理部門進行審批是必不可少的流程。

審批流程如下：

（1）在匯聚機房中新增無線設備，需在傳輸綜資管理系統上提單進行占用機架位置申請；

（2）完成系統提單后，把單號對應的機房平面規劃圖發送給傳輸網管中心審核，需同步提供無線設計單位勘察時確認的機架安裝位置、設備預占機架位情況等；使用傳輸電源需提供接入無線設備詳細的功耗情況說明、現有機房設備電源核算情況及設備上電申請表；

（3）無線圖紙審核通過后與管理系統工單進行核對，一致后通過審批；

（4）無線設備接入傳輸電源占用申請通過后，設備上架時需在綜資管理系統上填寫設備關聯機架、電源等信息，完善傳輸綜資管理系統的相關設備信息。

無線設備與匯聚機房共址建設時，無線機柜位置不能隨意安裝。新增的5G無線機柜安裝位置要遵從一定的原則，要求如下：

（1）機房內原有無線設備的，現在5G機柜與原有無線機柜并排，空間不夠或其他條件不滿足時要盡量靠近原有無線機柜；

（2）機房內原沒有無線設備的，獨立配置一排空間供無線設備機柜使用，原則上不與傳輸設備緊靠或并排；

（3）對于機房空間不足的，則在空閑處與傳輸設備分兩段安裝，以利于后期設備擴容規劃。例如，機房僅剩一排，該排左側已有傳輸設備，則需選取右側“預留”空間作為無線機柜安裝起始點位置進行分配；

（4）對于新建機房，則按前期溝通結果，靠墻處安裝無線設備機架，傳輸設備機架與無線設備機架以ODF為分隔。

根據以上的審核要求和機柜安裝原則，本站點新增5G無線機柜后的設備平面布置設計如圖3所示。本次新增一個落地19英寸標準無線綜合機架，5G BBU設備安裝在綜合架內。

通過核算，新增5G設備的電源分配單元DCDU采用25 mm2的電源線接入現有傳輸組合開關電源機柜內空余的125 A端子，對應的BBU和AAU單元通過DCDU單元進行取電。

5 結 語

基站電源配套改造作為5G站點建設的重要一環，直接影響5G的網絡建設速度。本文通過探討5G無線設備利用現用匯聚機房傳輸電源系統，實現5G網絡設備的快速聯網接入。該方案在保障現有傳輸設備安全的前提下，可減少對應的5G站點建設投資。