盧 飛
中國鐵塔股份有限公司江蘇省分公司
5G技術的最大特點之一是頻譜資源需求寬,相對較高頻率的無線電波傳播特性決定了5G基站覆蓋半徑收縮,基站設備功耗為已有設備功耗的3-4倍,這對基站配套需求提出了更高要求。新基建背景下,5G基站數字化建設如火如荼,存量基站將是快速部署5G網絡的基礎。近年來,隨著基站共建共享工作的深入推動,多數存量基站配套設施已接近或達到滿載運行。5G網絡站址密、功耗大,將對基站配套設施提出很大挑戰。
為便于計算,結合設備實際情況,本文5G設備額定功耗取定為:(1)AAU:1.2kw/臺;(2)CU/DU:1kw/臺;(3)5G傳輸設備:0.6kw/臺。
部分存量基站共享率相對較低,機房空間充足,可提供5G新增機柜空間,此時在考慮承重負荷的前提下,可在空余位置直接新增機柜,供5G設備安裝使用。
(1)部分存量基站雖無新增機柜的空間,但存在部分已退服下電的機柜或BTS設備未拆除,應考慮拆除類似機柜,騰出5G機柜的安裝空間。(2)部分存量基站確實無新增機柜空間,但原有綜合柜內設備安裝較為零散,浪費了安裝空間。應對現有設備使用情況進行排查,對原有綜合柜空間進行規整,重新設計設備安裝順序,以騰出5G傳輸或CU/DU安裝位置。
室外機柜的安裝環境和配套條件相對較差,機柜自帶工業空調制冷量有限,機柜容易積聚熱量,5G CU/DU設備發熱量較以往基站設備更大,建議優先選擇散熱條件較好的機房或機柜安裝。
若需在室外機柜站點安裝CU/DU設備,建議按下列優先級對室外機柜進行擴容:(1)新增1臺室外機柜,供CU/DU安裝用。機柜自身散熱設施應充分考慮柜內CU/DU設備發熱量,機柜位置盡量選擇避免短時日照區域,必要時增加遮陽棚等輔助設施。(2)無條件新增室外機柜時,可考慮拆除原有機柜外殼,利用原機柜內部框架,擴大室外機柜外殼,增加散熱空間,以改善CU/DU安裝環境。
根據當前主流設備廠家用電要求,5G設備對開關電源直流分路的需求主要如下:
CU/DU與AAU合設:(1)一次下電,160Ax1路或100Ax2路;(2)二次下電,32Ax2路。
AAU拉遠:(1)一次下電,32Ax3路;(2)二次下電,無傳輸設備用電需求。
開關電源現有容量余量(A)=現網在服整流模塊總容量(A)-維護平臺讀取當月最高負載電流(電池浮充狀態,A)-現有蓄電池總容量/10(A)。
計算增補整流模塊數量時,應結合維護平臺讀取當月最高負載電流。增補模塊后的直流總容量(A)=維護平臺讀取當月最高負載電流(電池浮充狀態,A)+擴容后蓄電池總容量(AH)/10+新增5G設備額定功耗/48。
(1)存量站點開關電源品牌規格繁多,配置不一,是5G網絡建設的電源改造重點。根據現網開關電源配置情況及5G設備功耗、用電特點,改造站點開關電源改造方案如表1所示。

表1 改造站點開關電源改造方案
(2)開關電源典型場景配置(鉛酸蓄電池站點),如表2所示。

表2 開關電源整流模塊典型配置
按照3小時備電保障時長計算蓄電池容量,計算方法如下:(1)鉛酸蓄電池總容量(AH)=1.25x(原有設備功耗x3+5G設備額定功耗x3)/48/0.75。(2)磷酸鐵鋰蓄電池總容量(AH)=1.25x(原有設備功耗x3+5G設備額定功耗x3)/48。(3)新增嵌入式開關電源時,新增蓄電池容量按新增直流負載3小時備電時長計算。
(1)存量站點蓄電池使用年限、廠家、容量、類型不同,應根據實際情況決定蓄電池改造方式。
蓄電池改造的原則是工期短、費用省、安全可靠。改造方案選擇的優先級別如表3所示。

表3 蓄電池改造優先級別

注:上述改造方案自上而下優先排列。鉛酸蓄電池替換時,應遵循同廠家同容量同批次產品替入更換老舊電池。租用機房站點擴容蓄電池應進行承重核算。
(2)典型場景配置方案,如表4和表5所示。

表4 鉛酸蓄電池改造典型配置

表5 磷酸鐵鋰蓄電池改造典型配置

序號 2-4G系統數(套)5G AAU數(個)5G CU/DU數(個)直流總負載(A)磷酸鐵鋰蓄電池容量11 3 1 416 1200 12 6 2 564 1600 13 9 3 713 2000 14 3 5 529 1500 15 6 6 688 2000 6
磷酸鐵鋰蓄電池的應用會降低基站蓄電池總容量,從而降低直流負載需求,同時減少開關電源模塊及市電容量的需求。
空調制冷量與機房內安裝的設備發熱量(即設備功耗)密切相關,計算公式如下:
空調制冷量(kw)=原有設備功耗①+5G主設備功耗②+機房建筑負荷③
①原有設備功耗(kw)=機房內設備功耗(2G-4G單個
BBU=0.2 kw,RRU=0.25 kw,BTS=1.2 kw)。
②5G主設備功耗(kw)=5G CU/DU功耗(單個1 kw)。
③機房建筑負荷(kw)=機房面積(m2)×單平方散熱量(0.1kw/m2)。
空調P數=空調制冷量(kw)/2.4。
(1)空調配置原則:機房內設備熱負荷及機房建筑熱負荷之和小于7.2kw時設1臺3P柜機空調,超過7.2kw時設2臺3P柜機空調。
(2)5G設備分為CU/DU和AAU部分,其中CU/DU安裝在機房內,對空調會產生一部分新增熱負荷。按每臺5G CU/DU設備發熱量1kw考慮。
5G具有超大帶寬、超低時延、超多海量連接數的特點,對設備功耗和空間要求越來越高。本文從機房機柜空間、開關電源、蓄電池和空調四個維度進行配套建設分析,為5G數字化建設提供建議。