現(xiàn)網(wǎng)5G基站電源配套改造的研究與應用要點構架

李曉東

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

5G在一定程度上代表了當前信息通信技術的發(fā)展方向，如構建物聯(lián)網(wǎng)、實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)等，對于推進我國科技發(fā)展至關重要?；诖?，在改造建設5G網(wǎng)絡的過程中有必要深入研究與分析5G的特點與要求，挖掘具體改造需求，并結合實際情況制定一系列切實可行的改造措施[1]。

1 5G網(wǎng)絡應用特點

1.1 5G網(wǎng)絡主設備特點

5G通信技術的發(fā)展以4G通信技術為基礎。5G網(wǎng)絡中采用的無線接入網(wǎng)架構也是從4G基礎上演變過來的，主要包括3級結構，即集中單元、分布單元以及有源天線單元。建設與使用5G網(wǎng)絡架構多會經(jīng)歷建網(wǎng)初期和中后期兩個階段，不同階段的結構存在明顯不同。隨著網(wǎng)絡升級結構的變化，相應的會改變主設備的體積、重量以及功率值等。5G通信技術發(fā)展過程中相關部門必須密切關注各種參數(shù)，諸如AAU尺寸、重量以及功率等，通過研究不同類型的設備來更好地明確影響網(wǎng)絡主設備負荷的因素，并在此基礎上采取一系列切實可行的措施來有效控制干擾[2]。

1.2 5G網(wǎng)絡特點

5G網(wǎng)絡的應用過程中通常會涉及各種新技術，如MIMO和C-RAN等，并且還會涉及到各項操作，如智能微小分區(qū)等，這些技術和操作對基站參數(shù)提出了很高的要求。在傳輸和存儲數(shù)據(jù)時通常會涉及到基站位置、分布數(shù)量以及精細規(guī)劃配比各種參數(shù)（干擾、能效以及下傾角等）等問題。站在整體角度上，相比較于4G網(wǎng)絡，5G網(wǎng)絡在網(wǎng)絡功能、參數(shù)及算法等方面都有顯著提升。相關企業(yè)需在節(jié)約成本的基礎上，認真分析5G網(wǎng)絡的特點，研究其與4G網(wǎng)絡基站的差異，并重視相關技術參數(shù)，引進更先進的設備，從而更好地改造5G基站電源配套設施[3]。

2 改造方向

在現(xiàn)網(wǎng)中設計GRS信號（小區(qū)專用參考信號），該信號直接關系到用戶介入性能和業(yè)務速率，但與5G網(wǎng)絡沒有關系，因此在測量網(wǎng)絡覆蓋率和業(yè)務能力指標時可以改為其他信號，如直接序列擴頻信號[4]。

在5G網(wǎng)絡中為幫助現(xiàn)網(wǎng)基站進一步提高垂直維度上的信號覆蓋能力和靈活性，可以借助Massive MIMO技術來實現(xiàn)，但引用這項技術會對現(xiàn)網(wǎng)的各種參數(shù)產(chǎn)生很大影響，諸如網(wǎng)絡整體覆蓋與干擾性等。基于此，有必要在現(xiàn)網(wǎng)基礎上結合各類Massive MIMO技術的天線建模。核算最佳配置參數(shù)時需參考當?shù)氐膶嶋H情況，如業(yè)務需求和地域特點等[5]。應用5G網(wǎng)絡的過程中有必要結合4G現(xiàn)網(wǎng)，并科學地采集、整理以及分析當前應用過程中的各種數(shù)據(jù)，如地圖和路測等[6]。今后5G網(wǎng)絡還會被應用到URLLC和mMTC等各種場景中，因此在現(xiàn)網(wǎng)改造過程中需充分考慮各種因素，如CU分離和DU集中等，方便以后能夠找到相適應的基站設備基礎[7]。5G網(wǎng)絡具有很高的精度與復雜度，為更好地完成改造工作，需改動現(xiàn)網(wǎng)中的天線權值設置，科學地調(diào)整高精度地圖和射線跟蹤模型。

5G網(wǎng)絡下，現(xiàn)網(wǎng)基站配套設施須與技術發(fā)展的實際需求相符。基站的運行過程包括諸多內(nèi)容，如交流市電引入線路、交直流配電設備、油機發(fā)電機組、整流設備以及蓄電池等，其電源配套結構如圖1所示。

圖1 基站電源配套結構

5G基站建設過程中會用到各種設備，這些設備在運行過程中的消耗比較大，導致現(xiàn)網(wǎng)基站電源配套設施與5G基站的建設需求之間存在很大差異，需在此基礎上進行相應地改造。若只考慮一處基站新增5G，外市電需要對站點、交流配電箱以及空調(diào)等進行相應的改造，它們的改造占比分別為26%、18%以及25%。

3 應用要點架構

3.1 有效配置電池

電能是基站實現(xiàn)5G功能的一個重要物質基礎。建設過程中為滿足系統(tǒng)的運行需求，需要適當?shù)財U充電容。為防止不同規(guī)格的電池在使用過程中出現(xiàn)相克的情況，需科學地選擇電池規(guī)格。在施工過程中混用不同類型和規(guī)格的電池會損壞設備，因此需嚴格按照合理性原則選擇電池電容，防止出現(xiàn)電容過大或過小的情況[8]。電容過大會浪費電能，無法合理地應用資源，而電容過小則很難支持設備正常運行，嚴重情況下還會損壞設備。此外，配備電池時還需科學地控制資金，確保能夠用最小的成本來獲取最大的經(jīng)濟效益。相關人員需對比分析停電數(shù)據(jù)，并按照統(tǒng)計的結果來控制資金投放[9]。

3.2 電源配套改造測算流程

精細化設計過程中通常會涉及前期數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分析、容量測算以及方案制定與審核等因素。為準確地制定方案，需嚴格按照電源配套改造測算流程進行，如圖2所示。

圖2 電源配套方案改造測算流程

3.3 創(chuàng)新應用開關電源

開關電源是現(xiàn)網(wǎng)5G基站電源配套改造的一項重要內(nèi)容。改造時必須立足于實際需求，保障現(xiàn)網(wǎng)基站電源配套設施的完整性[10]。通過改造開關電源可以進一步提高電源性能，實現(xiàn)對電流的科學控制，確保在5G網(wǎng)絡運行期間能夠按照實際需求科學分配交變電流和直流電流。改造開關電源時需根據(jù)一定的配置原則，針對10個以上的模塊，有必要配置1個開關電源。當前隨著5G通信技術的進一步發(fā)展，需在原有基站的基礎上進一步創(chuàng)新和改造開關電源[11]。

3.4 創(chuàng)新性的解決外市電

現(xiàn)網(wǎng)5G基站電源配套改造的關鍵在于改造外市電，這項改造相對來說比較復雜，改造過程中耗費的人力和物力資源較多。為保證改造的合理性，相關人員需要深入分析與研究改造環(huán)節(jié)，科學統(tǒng)計與分析專業(yè)數(shù)據(jù)。由于5G網(wǎng)絡運行過程中對電容量的需求較大，傳統(tǒng)電容量很難滿足要求，因此需要在傳統(tǒng)電容量的基礎上進行適當?shù)馗脑?。具體改造時為確保電容量與各項需求相符，可以直接調(diào)用公式計算，并可以采用合適的方式擴大計算，從而得出相應的電容量。通信穩(wěn)定情況下，5G網(wǎng)絡比4G網(wǎng)絡消耗更多的能源。一般情況下，基站每增加一個功能，所造成的外市電量消耗便會同步增加原來的兩倍。為了減少改造的成本，需要采取一定的資源共享措施，以資源共享的方式來準確計算出全部基站所需配置的具體電容量，通常不同改造地點所采用的外市電改造措施也不同。實際改造過程中，如需擴容改造原基站，則需要將一些其他裝置適當?shù)靥砑拥较鄳课弧１热纾瑢⒆儔浩骱碗娏鏖_關增設到重點部位，這對于提高電容量至關重要，也可以將外市電設備設置到對應的變壓器和開關部位。在電纜中引入外市電低電壓時，需要滿足載流量、壓降以及機械強度等要求。此外，外市電的改造效果一定程度上與基站的穩(wěn)定運行密切相關。傳統(tǒng)基站市電容量是通信設備、蓄電池充電以及空調(diào)最大負荷的綜合，為降低負荷數(shù)，需要借助市電削峰技術來實現(xiàn)。高峰時期需要避免電池充電行為，否則極易導致停電。外市電改造需要投入的成本費用不多，對偏遠地區(qū)更具適用性，可以有效緩解相關企業(yè)的資金壓力[12]。

4 結 論

隨著5G網(wǎng)絡及其技術的日益發(fā)展與成熟，為更好地滿足網(wǎng)絡需求，需要積極推動現(xiàn)網(wǎng)5G基站電源配套的改造，確保相關設施與實際需求相符，從而促進5G網(wǎng)絡技術的發(fā)展和移動網(wǎng)絡的進步。