C-RAN模式下5G BBU供電及散熱淺析（4）
——實施方案與創新

韓 嘯，侯福平

（1.中國電信亳州分公司，安徽 毫州 236800；2.中國電信廣州研究院，廣東 廣州 510630）

1 實施方案

1.1 方案說明

中國電信安徽亳州分公司針對C-RAN模式下BBU集中部署中供電需要大、BBU設備發熱量大而密集等特點，以及按照產品規范在機柜中水平放置安裝BBU設備所出現的局部發熱量大、局部熱島，散熱不良等問題，進行了深入研究和不斷探索。通過對端局及以上機房（中型C-RAN機房）、接入網機房（小型C-RAN機房）等多個場景反復進行了分析和30余次的測試，從BBU設備安全運行和利于節能等方面綜合考慮，最終研究出一套“BBU設備豎立+自制高效熱導流板”的解決方案[1]。通過“機房空調-機柜-設備”之間合理的氣流組織，有效地解決了上述問題。為BBU設備提供了良好的運行環境，保證了BBU設備的正常運行，并有效地降低了能耗，從而實現了節能減排。

1.2 自制BBU設備子框

為解決氣流組織和機柜內部通風不暢問題，現場利用現有資源對原網絡機柜進行了改造。利用倉庫廢舊機柜的立柱和L型槽鋼廢物做成BBU豎立支撐的子框支架，自制了BBU設備豎裝子框，具體如圖1所示。

同時，立柱上的開孔直接對應BBU設備，由其上的耳角螺絲固定，可以牢固地將BBU設備固定到機柜子框上。

1.3 設置隔熱導流板

BBU設備豎裝后，一般每個機柜都可以布放兩層自制BBU豎裝子框。改造后BBU設備散熱的氣流組織流為從下到上，為了避免下層子框對上層子框產生影響，設置了材質為鋁合金或鍍鋅并向上30°左右傾斜角的隔熱導流板，實拍如圖2所示。

設置隔熱導流板后，BBU設備及機柜內部的氣流組織如圖3所示。可以高效地解決上下層子框氣流組織相互干擾的問題，實現冷熱通道的隔離。

2 實際應用案例

2.1 應用情況

中國電信安徽亳州分公司從2019年11月份已經陸續按照上述方案在工程中對BBU設備機柜進行了改造。共計安裝了20個多機柜和40多個豎裝BBU子框，完成了“BBU設備豎立+隔熱導流板”的創新改造工作[2]。

為適應不同的實際應用場景，改造采用了兩種型式，一種是增強型豎裝BBU子框，一種是穩定型豎裝BBU子框。改造后的實際效果如圖4所示。

2.2 改造投資成本

中國電信安徽亳州分公司C-RAN BBU設備“豎立+隔熱導流板”改造，本著節約利舊的原則。在條件許可情況下，創新性地充分利用了現場的廢舊網絡機柜作為原材料。利舊后主要材料投資成本情況如表1。

由表1可見，在利舊的條件下，1個機柜及2個子框改造投資成本可以控制在250元以下。若通過市場上采購的BBU專用機柜，按照1個機柜配置2子機框來計算，加上工程安裝施工費在內，應該在700～1 000元左右。

表1 BBU豎裝子框改造投資情況表

2.3 改造前后對比

BBU豎裝改造前，原采用的BBU集裝架主要存在以下問題。

（1）散熱效果差。機柜內氣流組織不暢，冷熱風混流，難以實現自然通風散熱。存在溫度過高局部熱點，一些局部熱點甚至高達50 ℃以上。

（2）機柜內布線復雜。采用綜合集裝架，沒有設計布線通道。機柜內飛線現象較多且較混亂，布線有一定困難。

改造后豎裝BBU機柜具有以下優點。

（1）散熱效果好，無局部熱點。機柜內冷熱風道實現了隔離，氣流組織趨于合理。

（2）機柜內布線簡單美觀。機柜內配有橫向和縱向的布線通道，并可綁扎線條。布線美觀大方，并實現了強弱電線的分離布放。改造前后整體對比如圖5所示。

2.4 BBU設備運行情況

豎裝改造后的BBU設備上電后，投入運行最長工作時間已經超過一年。在正常的機房環境控制下，機柜內整體溫度在30 ℃以下，沒有出現局部熱點現象。設備機柜、豎裝子框、隔熱導流板使用正常，BBU設備沒有出現因溫度過高引起的運行中斷,故障率得到降低[3]。

從建設投資和維護運營取得了很好的經濟效益，實現了一定意義上的節能減排。

從節能和利于BBU設備安全運行等方面為方向，以解決局部熱島等問題，進行了自制創新改造。

3 實施方案創新點及實施成效

3.1 實施方案創新點

（1）利用BBU設備子框理順了BBU設備的散熱氣流方向，實現了合理的氣流組織。有效地解決了設備出現局部熱島的問題。

（2）機柜內部設置隔熱導流板。除進行導流外，還起到了隔熱作用。解決了冷熱氣流混流的問題。

（3）本次改造大部分材料都利舊來實現。1個機柜2個子框投資成本一般在300元左右，而若通過市場上的BBU專用機柜，按照1個機柜配置2子機框來計算，加上后期人工安裝施工費應該在700～1 000元左右。

（4）由于采用了自制的方式，因此改造機柜、子框和隔熱導流板針對性更強，靈活性更大。這也是本實施方案最大的優勢之一。

3.2 實施成效

“BBU設備豎立+隔熱導流板”方案實施以來，收到了良好的效果。包括以下幾方面：

（1）保證了C-RAN模式下BBU設備的正常運行，有效地提升了機房BBU集中部署的合理性。同時，規范了設備分區，有利于實行分等級差異化維護管理。

（2）BBU設備得到了高效的散熱，延長了設備使用壽命，減少了設備的故障率。同時，也避免了因BBU自身發熱量大，影響周圍其他通信設備的運行，提高了運行效率。

（3）通過合理的氣流組織，有效減少了設備局部熱點，避免了機房及機柜內的局部熱島，從而提升了機房整體的機房運行環境質量。

（4）減少了機房空調制冷和BBU設備風扇的耗電量。據測算將降低10%～30%耗電量。中國電信安徽亳州分公司從2019年11月份以來共計改造了20個左右機柜，涉及到5個機房，近5個月來共節能用電量4 320 kW·h。

3.3 投資回報分析

（1）根據上面所述，通過市場上采購的BBU專用機柜，按照1個機柜配置2子機框來計算，加上工程安裝施工費在內，應該在700～1 000元左右。投資成本是本“豎裝+隔熱導流板”方案2～3倍。以中國電信安徽亳州分公司已部署的20個機柜40余子框來測算，節約投資成本14 000元左右。后期在分公司推廣，計劃針對近98個局站，共238個機柜，476個子框進行改造，預估節約投資166 600元。

（2）改造方案在分公司全面實施后，預測BBU設備的散熱耗電量將可減少10%～30%。按照98個局站、共238個機柜、476個子框計算，每年將節約用電1.045×106，真正實現節能減排的效果。同時，也可以降低運營成本。

4 結 論

5G建設正在如火如荼的開展，有權威數據顯示，5G系統的最大功耗比4G高出3～4倍。目前幾家主流廠商的5G基站單系統功耗如下，華為3 500 W，中興為3 255 W、大唐為4 940 W。如何在5G建設組網和運營維護實現高效、節能，是一直要解決的問題。相信以后建設和維護過程中會有更好、更優的解決創新方案被挖掘出來，讓網絡高質量發展與節能減排齊頭并進，為實現網絡強國、經濟社會發展和人民美好生活做出新貢獻。