5G基站在地鐵隧道內的電源配套解決方案探索構架

田成立

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

在5G移動通信技術的不斷應用和普及下，我國對移動通信業務的可靠性和高效性提出了更高的要求，旨在滿足人們高質量通信需求。而地鐵隧道所使用的5G基站含有多個通信設備切下掛節點數量多，這無疑增加了地鐵隧道5G基站管理難度。為了解決這一問題，保證地鐵隧道5G基站通信的安全性、可靠性以及高效性，如何科學合理地制定地鐵隧道5G基站電源配套方案是相關人員必須思考和解決的問題。

1 2G至5G基站設備配置及功耗情況

電信、聯通以及移動三大運營商5G基站設備功耗統計如表1所示。

表1 三大運營商基站設備功耗表

從表中數據可以看出，移動運營商所對應的隧道交流功耗最大，達到了800 W，說明移動運營商在5G移動通信技術應用方面取得了顯著的應用效果[1]。

2 地鐵隧道基站功耗分析

由于地鐵場景比較特殊，對各個隧道進行了連續性覆蓋，同時各個站點之間的距離存在一定的差異，因此相關人員要在充分結合所有機房下掛節點數量的基礎上精確計算實際所需要的的機房總容量。經過計算發現，機房總容量大約為機房設備平均功耗的60%[2]。多節點掛接下的基站功耗分析表如表2所示，從表中數據可以看出，如果地鐵隧道下掛的節點個數為6，那么充電功率在計算的過程中需要按照10%的比例進行計算，地鐵隧道線纜損耗在具體的計算過程中需要按照15%的比例進行計算，經過計算發現，地鐵隧道6個節點的最大功耗為90 kW[3]。

表2 多節點掛接下的基站功耗分析表

3 地鐵隧道基站的電源配套方案

3.1 電源設備配置原則

3.1.1 民用電源系統市電要求

為了進一步提高地鐵民用通信水平，現將民用電源系統應用到地鐵民用通信領域中，同時將其設置為1類市電，確保所設置的民用電源系統能夠滿足民用通信機房功耗使用相關標準和要求[4]。

3.1.2 開關電源設備配置原則

為了保證開關電源系統運行性能，在配置交流配電屏與直流配電屏的過程中，相關人員要嚴格按照遠期容量配置相關標準和要求，完成對整流模塊個數的科學化配置，同時還要在綜合考慮發展余量的基礎上，嚴格按照N+1精簡配置原則，提高配置的科學性和合理性[5]。此外，當整流模塊數量小于或者等于10時，需要將配置配電屏設置為1個，當整流模塊數量大于10時，需要按照每10個整流模塊配用1個配電屏，控制和調整所配置的配電屏數量[6]。

3.1.3 不間斷電源設備配置原則

為了確保UPS系統能夠可靠、穩定且安全地運行，相關人員要嚴格按照不間斷電源設備配置原則，在充分考慮近期配電容量的基礎上，實現對該系統發展余量的規范化和標準化控制，只有這樣才能最大限度地提高UPS系統的運行性能，為后期制定地鐵隧道5G基站電源配套方案提供重要的平臺支持[7]。

3.2 電源配套建設方案

不同地鐵隧道所下掛節點個數存在一定的差異，為了進一步提高電源配套建設水平，相關人員要充分結合這一特性，嚴格按照多節點掛接下的電源配套建設方案，完成對地鐵隧道5G基站電源的科學化和規范化配套，只有這樣才能最大限度地提高地鐵隧道5G基站電源的運行性能，延長其使用壽命，為促進地鐵隧道5G通信水平的全面提高打下堅實的基礎[8-10]。模塊化UPS系統通常具有以下應用優勢。一是供電彈性高。該方案所使用的模塊化UPS機架主要有兩種規格，一種是160 kVA機架，另一種是200 kVA機架，這兩種類型的機架容量均超過了實際容量計算值。160 kVA機架在具體的運用中，可以將地鐵隧道5G基站的下掛節點個數控制在20個以下，很好地滿足了節點數不超過20個地鐵隧道基站的使用需求，200 kVA機架在具體的運用中可以將地鐵隧道5G基站的下掛節點個數控制在24個以下，很好地滿足了節點數不超過24個地鐵隧道基站的使用需求。同時，如果需要對5G基站下掛節點進行添加或者刪除時，相關人員要采用增減模塊的方式完成對供電容量的科學控制和調整，只有這樣才能提高供電的彈性，實現經濟效益的最大化。二是維護難度低。通過利用模塊化UPS系統，為模塊化UPS安裝帶來了一定的便捷性，同時系統維護變得更加容易和高效，縮小了系統的維護成本。此外，在對模塊進行更換的過程中，即時是普通維護人員也能輕松搞定，不需要專業人員的指導，這樣極大地縮短了UPS系統搶修時間成本，為保證UPS系統搶修的及時性和高效性創造良好的條件。

3.3 新能源新技術方案

3.3.1 削峰填谷

對于無線設備而言，其負載峰值與典型值之間存在較大的偏差，通過采用疊加蓄電池組的方式，可以在保證峰谷電價合格的基礎上完成對錯峰用電功能的設置，還能降低電費支出量，幫助民用縮小資金成本，同時通過利用電源系統完成對電源限定功率的精確計算，為后期更好地向儲能電池提供放電服務功能打下堅實的基礎。另外，為了達到削峰填谷的目的，相關人員還要根據5G基站通信設備的波動情況，采用縮小站點業務峰值的方式，實現對市電輸入容量的科學控制。

3.3.2 精準智能電源使用

地鐵隧道5G基站所使用的蓄電池組主要以精準智能電源為主，通過使用這種類型的電池可以為電源提供相應的系統后備服務功能，以滿足5G業務多樣化和多元化的發展需求。此外，針對電源使用場景的不同將多種不同的備電方式設置在同一個電源上，以提高精準智能電源使用性能。

3.3.3 多種類電池共用

現階段，電信、聯通以及移動三家運營商在使用5G基站的過程中，為了提高地鐵隧道通信水平，從以下幾個方面入手，有效共用多種類電池，以完成對地鐵隧道5G基站電源的科學配套。

（1）鐵鋰電池進行單獨備電。鐵鋰電池具有體積小、重量輕以及放電效率高等優點，通過應用該電池可以很好地滿足地鐵隧道5G基站電源小面積配套需求，同時還有效地降低了地鐵隧道荷載能力，為優化5G基站的內部結構，提高5G基站運行性能產生積極的影響。此外，鐵鋰電池所適應的溫度范圍較廣，可以起到地鐵隧道節能減排的作用，為此相關人員要在地鐵隧道5G基站內配置容量在800 Ah左右的鐵鋰電池，并將鐵鋰電池并聯組數設置為3組，從而完成對BMS電池管理平臺的搭建和應用。（2）鉛酸鐵鋰電混搭。在這一環節中，相關人員要保證通信電源使用的規范性和合理性，同時還要禁止混合使用那些型號不同、廠家不同以及容量不同的蓄電池。此外，由于5G基站允許多組鉛酸電池和鐵鋰電池兩種不同電池可以同時并行使用，因此為了進一步提高地鐵隧道的5G通信能力，相關人員要采用并行使用多組鉛酸電池和鐵鋰電池的方式，不斷提高蓄電池組的利用率，為縮小蓄電池組使用成本發揮出重要作用。

4 結 論

地鐵作為城市地區重要的交通工具，具有人流密度大和客流量多等特征，因此視為5G基站使用主要場景，同時也是5G業務的高發場景。在5G時代，各大運營商逐漸加大了對地鐵隧道5G基站及5G信號的建設力度，為此提出一套系統且完善的地鐵隧道5G基站電源配套方案，通過利用該方案不僅縮短了蓄電池的放電時間，而且有效地節約了機房使用空間。同時，在5G基站硬件的不斷優化和改進下，5G效能不斷提高，為促進地鐵隧道5G通信水平的全面提高提供有力的保障。