基于5G網絡的基站電源建設發展研究

湯之瑋

（廣州廣杰網絡科技有限公司，廣東 廣州 510310）

1 5G網絡的基站電源建設需求分析

1.1 基站電源系統構成

基站電源系統構成如圖1所示，主要由直流供電和交流供電兩部分組成。直流供電主要包括一組（或兩組）蓄電池組和高頻開關組合電源（包括直流配電單元、整流模塊以及監控模塊）兩部分。交流供電包括交流配電箱、一路市電、浪涌保護器以及發電油機等。經發展建設后，我國聯通、移動以及電信分別建立了自己專屬的無線通信網絡。在無線通信網絡的統一基站中，多制式共存。2G、3G、4G以及5G多系統共存，為保證通信網絡的穩定運行提供了科學的電源系統支持。

1.2 5G基站典型場景的電源需求

5G網絡初期的基站建設主要采用CU和DU合設+AAU的設備方案，即在基站側采用BBU+AAU單元的建設模式。在5G基站的室外機柜或機房內安裝相應的BBU單元，而室外主要安裝大規模的天線陣列AAU單元[1]。在5G通信技術的發展中，因為MIMO技術的引入導致了BBU能耗的激增，和4G相比提升超過2倍。同樣，AAU能耗在4G通信技術上增加了2～3倍。

圖1 基站電源系統構成圖

2 基于5G網絡的基站電源建設改造流程分析

2.1 基本數據搜集

5G網絡基站電源相關基礎數據的搜集主要包括4部分內容。

2.1.1 存量基站租戶數據梳理搜集

根據當前存量基站的運營商情況進行相應梳理和總結，制定相應的圖層，并依據運營商網絡結構進行存量站5G系統需求數量的分析和判斷，從而確定準確需求以避免出現超配問題。

2.1.2 運營商自留站數據梳理整理

運營商自留站的整理主要依據當前存量站產權進行，對鐵塔產權基站和運營商自留站進行相應梳理。

2.1.3 蓄電池和開關電源數據梳理整理

蓄電池和開關電源數據梳理整理需要登錄資管系統，相應提取與分析存量站點的開關電源型號。另外，需要搜集整理存量站點的數量、電池容量和類型以及整流模塊等信息。

2.1.4 直供和轉供電數據梳理搜集

該項工作的開展主要以物業中心相關電費的收繳記錄為主，搜集和整理轉供電站點的相關明細進行備用。

2.1.5 三相電和單相電數據梳理搜集

該項工作的開展需要登錄運維監控系統，在系統中導出相應的交流輸入線電壓監控值，以判斷三相電和單相電的接入情況[2]。

2.2 電源配套改造測算流程

電源配套改造測算流程如圖2所示。

圖2 電源配套方案改造測算流程圖

本文深入分析和整合基于5G網絡的基站電源建設改造，具體流程包括以下內容[3]。

（1）根據當前4G建設情況和5G網絡需求情況，確定目前5G系統和基站的基本情況，以期能夠為電源配套建設提供基礎數據。

（2）對不同運營商的5G生產設備相關廠家進行調研，了解其生產的產品類型和生產能力。

（3）5G網絡的基站電源建設前，必須在需求的基礎上明確峰值功耗、典型功耗等。

（4）根據5G網絡運行需求，分別確定開關電源容量需求，并根據備用電需求確定電源系統中的備用電源容量。

（5）基于容量測算和需求分析，確定新增開關電源還是擴容整流模塊，最終確定符合實際的方案。

（6）實行市電容量測算，分析建設是否合理、科學。

3 基于5G網絡的基站電源改造建設的具體實施方法

3.1 外市電改造

在外市電改造過程中，需要分析和考慮其容量需求，如電池充電功率、機房內設備功耗以及照明和空調功耗等。目前，外市電常規容量一般在19～20 kVA，5G系統發展中一般要求外市電容量在10 kVA左右。但是，外市電冗余量明顯不足，不能滿足5G網絡建設需求，因此需要進行科學改造。改造中為滿足變壓器容量的要求，需要優化其引接線直徑，科學更換不滿足要求的鋁纜和電纜。單相電一般需要改造為三相電，以滿足要求?？茖W改造原本住宅小區的配電箱時，建議采用變壓器進行引接操作[4]。當引接線滿足要求但設備變壓器不滿足要求時，需要新建一路外市電，并且配備科學系統進行改革，包括開關電源系統、新增交流配電箱等。當引接線直徑和接火點均不滿足要求時，一般通過新建配套電源和新建外市電實現改造。

3.2 交流配電箱改造

目前，基于4G網絡的交流配電箱規格一般為380 V/100 A和380 V/60 A兩個規格，對應的最大市電引入引入流量為37.3 kW和23.5 kW。380 V/100 A的交流配電箱能滿足5G網絡建設需求，可以在該配電箱下新增3套5G系統，因此無需進行改造。但是，380 V/60 A僅僅能滿足2套5 G新增系統需求，需進行科學擴容改造。另外，聯通在5G網絡建設中要求新增3個16 A交流輸出空開，實際改造中需結合客戶需求進行改造。

3.3 組合開關電源改造

選擇引入擴容模塊進行擴容，擴容整流模塊需要和原模塊型號等保持一致?？紤]通過新增整流模塊進行擴容時，若出現整流模塊停產情況，可以考慮新增開關電源或者替換開關電源的方式進行改造。擴容后，如果仍然不能滿足5G基站電源的建設需求，建議采用新增或替換開關電源的方式進行科學改造。此外，對于剩余端子不足但組合開關電源滿足要求的情況，建議通過新增直流配電箱的方式進行改造。

3.4 蓄電池改造

從目前4G網絡建設現狀來看，常規存量站中的蓄電池容量一般在300～600 Ah[5]，而5G網絡建設背景下對系統電源容量提出了更高要求，一般要求在400～500 Ah范圍內。如果傳統的蓄電池容量存在配置不足的情況，則需要進行一定改造。在擴容空間充足的情況下，可以考慮通過直接擴容的方式改造蓄電池，但需要綜合考慮承重問題。在基站內部沒有足夠擴容空間的情況下，可以考慮更換蓄電池，通過提升蓄電池的容量和性能以滿足要求。在基站的室內和室外均沒有足夠擴容空間的情況下，建議在室外增加相應的額外室外柜，用于存放蓄電池。此外，對于基站內外空間都比較緊張的站點，可以考慮更換電池，建議將現有的鉛酸電池更換為梯次電池。因為梯次電池與鉛酸電池相比容量大大提高，提高了1.5～2倍。

3.5 機房空調改造

因為5G網絡背景下設備功耗較大，導致機房內溫度較高，因此需要控制溫度以保證設備的穩定運行，一般需要將溫度控制在5～30 ℃。在改造機房空調的過程中，需要計算基于5G機房相關設備的功耗，確定機房中空調的制冷量需求，然后根據計算得到的相關需求進行空調選型，最終確定空調的科學配置和改造方案。當5G網絡相關設備負荷超過5 kW時，建議選用2臺及2臺以上空調；當相關設備負荷超過9 kW時，建議選用2臺3P空調，以保持溫度恒定（應避免選取1臺5P空調）。

4 結 論

5G基站的建設主要會受到接入機房和傳輸容量等問題的影響。2020年以前的5G基站以存量站點疊加為主，因此部署5G電源時要充分考慮現網站點電源的擴容和場景改造，最大限度地利用舊網資源，簡化部署流程，降低能源投入，同時為5G網絡的穩步提升提供重要依據。