試述5G時代通信電源系統的挑戰和解決方案

石 蕾

（國家能源集團泰州發電有限公司 江蘇 泰州 225327）

1 引言

移動數據流量的快速增長為人、物間的通信提供了便利，在構建經濟數字化轉型過程中，5G技術應運而生。在網絡建設過程中，通信電源系統屬于資源系統，在5G技術發展過程中要滿足不同網絡環境需求，同時也要適應5G網絡建設需求。

2 5G電源系統網絡架構概述

2.1 網絡架構

5G網絡和4G網絡比較，加速網絡傳輸的效率，提高連接穩定性，節省費用和能源，增加了系統規模和容量。5G網絡技術的業務場景主要是加強移動寬帶、海量物聯以及高可靠、低延時連接的工作內容，可通過應用移動車輛服務實現低延時、超可靠的場景連接。5G接入網結構包括AAU、DU、CU三級結構。在5G建設初期，宏站作為RAN網絡工作部署，隨著5G技術的擴展，對于超低時延業務需求量增加。因此，大量的AAU、DU和CU結構的分離規模被CRAN廣泛應用。機房網絡架構是由匯聚機房、機樓、接入節點等內容組成，業務匯聚機房有著疏導和匯聚的作用，同時它也能集中部署節點。

2.2 通信電源系統運行標準

通信電源系統作為網絡建設的資源系統，是5G時代發展中出現的新挑戰，它需要考慮如何在4G技術上實施5G網絡建設需求，同時滿足多樣化環境下發展需求，并提升優化設計方案解決構建5G通信電源系統存在的問題。通信電源系統的運行情況和通信設備功能有著直接的聯系，通信電源系統運行主要體現著穩定性和可靠性特征。通信系統運行若出現某些小設備故障，則會影響到通信系統，但此種影響范圍小，屬于局部性，被稱作基礎故障。因此，要根據故障設備制定解決措施，從而健全故障修復流程。但出現的故障若是通信電源系統自身，則會影響到系統運行。

3 5G電源系統構成

基站電源系統一般情況下包含直流供電和交流供電，交流供電包含市電引入、交流電、保護器等。直流供電分為傳輸設備、蓄電池組以及開關電源。5G網絡系統在部署基站時，使用的設備方案是經BBU、AAU單元，單元建設在基站一側，此種方式在機房或室外機柜安裝的BBU單元。在室外安裝AAU單元，它有著天線大量陣列性能。在建設5G網絡基站時應用MIMO技術，因此BBU單元消耗功能優于4G網絡，AAU單元消耗的功能亦是如此。在基站中，添加的5G技術也要增加電源設備，提升了機房消耗的功率。

4 5G通信電源系統存在的問題

為推動5G網絡建設發展需求，需要調整網絡組網架構，因此對供電系統有著更嚴格的要求，同時也使通信電源系統有更多的標準。比如隨著站點數量的爆發式增加，導致引入站點電力困難、電源需求增加、致使擴建電源系統困難、機房空間有限。由于受這些內容的影響，對供電的可靠性有著更嚴格的標準。5G通信電源系統的架構復雜性超出4G網絡，但有著連接設備可靠性的優勢，同時提高了運行速度。因此創建5G通信電源系統網絡架構屬于必然趨勢。但目前5G通信電源系統面臨著技術難題，常見的問題便是供電問題有待健全，其網絡組網架構優化，從而滿足供電系統技術的更高標準。比如，若增加5G網絡站點，則需要增加功能強大的站點，但引路電力也是較為困難的問題。在增加電源系統需求時也要擴大機房的空間，從而為擴建系統提供優質的條件。在5G網絡技術下，DC機房數量不斷的增加，為電源穩定運行提供可靠性和安全性。比如5G網絡業務能夠提供更優質的業務內容，常見的是自動駕駛、遠程醫療服務，此類業務內容能夠增加供電的可靠性，健全5G通信電源系統。

5 優化5G通信電源系統策略

在5G網絡時代，構建通信網絡應根據DC機房中的無線側建設和機房側建設開展，并且按照建設局站的差異，分析解決通信電源建設方案[1]。

5.1 無線側電源的解決策略

無線側電源的實施解決策略是探究無線側網絡類型所包含的傳統3G、4G網址，以及5G網址。在構建5G設備網址時，應根據需求節省建設的成本。在短期內實現快速改造，降低影響網絡運營度。在市電直流電源直流配電中進行調研，根據5G設備復合統計負荷情況，統計負荷量已接近3 000 W。因此，在制定無線側電源方案時，應根據室內、室外改擴建思路進行討論。

第一，室內擴建。室內擴建實施要滿足開關電源系統整流模塊的空位等于兩個或超出兩個的條件。如果開關電源系統整流模塊的空位小于兩個，則需要替換原系統，實施大容量系統，確保完成增容目標。在此環節也需要分析電力擴容的流入量，如果是散熱能力低，不滿足站點需求，則應實施針對性的擴容工作；第二，室外改擴建。在室外改擴建過程中，要考慮原電池系統存在的問題。因此，可將BBU模塊和AAU模塊在不同插槽模塊中使用，并且也要在機柜中安置5G設備，實時將開關電源嵌入5 000 W中。電流擴容量有限，需要留出機柜的擴容空間。此種方案便捷，不會影響到網絡設備供電情況，同時也不會有設備出現改造準基問題。

由上述的室內改擴建和室外改擴建分析可知，若是DC機房缺少額外機柜，則需要結合BBU機柜設備和AAU機柜設備間的距離進行分析，兩設備的距離需要大于200 m，保證原機柜的空間能夠安放5G設備。從機柜或其他設備配電箱實施引電操作，或者可使用PAD電源電池改造現有的DC機房中的5G供電模式，采取就近供電模式。此種方案能夠有效改造網絡設備，節省費用。將PAD電源靠近設備，提高供電效率，且不會占用空間[2]。

5.2 解決DC機房電源策略

隨著5G網絡技術的快速發展，5G規模也在不斷擴大，包含的技術內容多種多樣，常見的核心網、PTN等數據內容豐富，同時有著集中化、區域化的功能。此些邊緣化DC通常是在中心機房或核心匯聚機房中安裝，豐富的DC機房可以使5G通信電源系統運營正常發展。分析直流設備，了解5G通信電源系統實施的是雙電源供電系統。針對交流供電設備實施UPS并機系統或UPS系統開展供電操作。通常情況下，運用的網元設備能夠使交流供電設備不掉電。隨著5G網絡技術的快速發展，能夠使各網元有著較高的集成度，并且保證供電能夠安全進行。在各類DC機房安全穩定供電時，可為其配備傳統直流供電系統，從而滿足240 V、336 V供電設備的需求，在交流供電設備上，可實施UPS2N系統調整供電情況，從而優化供電。

5.3 電力擴容問題解決策略

為順利開展5G網絡系統建設，需要優化調整建設電源系統。如果想解決電力擴容難的問題，則需要結合市電容量的站點、市電峰谷狀況分析市電峰值的缺口。合理使用電池設備實施供電操作，將市電波谷作為儲能電池的備用平臺，并開展分段的供電操作，此方案存在的缺點是無法保證供電穩定性和安全性。分析自然能源的豐富區域，保證正常供電基礎上分析太陽能和風能的供電方式，從而補充電力運營不足的問題。但此方案也受到地域的影響，如果投資過大，可能會使地方無法承受經濟壓力。DC機房在5G通信電源系統建設中也存在著問題，主要是電纜的距離問題。如果是AUU設備和BUU機柜距離遠，則需要增加電纜路徑，從而降低線路損耗。在相同設備損耗功率的情況下，要調整DC機房降壓和升壓的內容，最大程度降低線路損耗。出現問題時，可使用智能鋰電池，確保放電過程的電壓能維持在60 V左右。合理避免電池因跌落產生的距離問題，并且要實施分布式供電產品電源配合電池設計的供電方案，從而解決距離產生的技術問題[3]。

5.4 拉遠距離存在著問題

AAU設備和BBU機柜站點距離遠，因此可以選擇添加電纜線徑的方法降低線路消耗。若是在DC升壓提升距離時，當設備功率消耗相同時，則能夠降低線路消耗。通過智能鋰電池維持穩定電壓在57V，禁止由于電壓降低而使距離縮短。實施分布式供電產品PAD電源和電池供電，從而更好地解決距離遠站點的供電問題。

6 5G通信電源系統建設的發展趨勢

我國建設5G通信電源系統已邁向成熟，通信技術也在不斷優化。目前，5G通信電源系統的技術體系已形成智慧家居、智慧城市、智慧農業的模式，為人們帶來最佳的體驗。由此可知，5G技術和通信電源系統改變著人們生產生活方式，推動各行各業的發展。5G通信電源系統從技術角度看，滿足了集中化、多樣化供電需求，同時也改善通信業務的可靠性、精細化的不足，降低網絡運營費用，優化建設系統效果。5G通信技術能夠為人們打造出效率高、穩定性強、安全性佳的節能電源系統，實現技術突破。5G通信技術從今后發展情況看，有著更大的容量和更快的速度。從移動寬帶角度分析，5G網絡的單站容量將高出4G網絡幾十倍，增加了數據流量。5G應用場景除了在移動寬帶中，也可使用在其他方面，比如常見低延時、海量物聯網連接和高可靠通信等內容，因此5G時代網絡數據有著較大的流量，并且刺激著運營商數據建設需求[4]。由此可見，數據中心電源系統需求的規模擴大，技術方案的發展潛力也持續增加，使5G技術發揮出更大的價值，追求新的技術突破。

7 結語

綜上所述，5G時代的通信網絡電源系統有著優越性，能夠通過DC機房配備多種元件，升級通信技術，優化通信數據和技術，為人們提供安全且高效率的節能通信空間，使人們生活更加便利。5G通信網絡電源在今后將會體現出其他價值，創新人們的生活方式，推動社會發展進程。