5G時代通信電源系統的挑戰和解決思路

王 羅

（中國鐵塔股份有限公司 重慶市分公司，重慶 401121）

0 引 言

信息化技術的發展進步推動著5G時代的到來，5G技術的應用為人們日常生活和多個領域的生產提供技術支撐，為各個領域發展提供更加廣闊的空間，但同時在發展中也出現新挑戰，如通信電源系統運行中存在電力引入和機房空間受限等問題。所以，在研究中需要充分了解5G架構，確保及時處理通信電源系統中存在的問題，以提升5G技術的應用效率。

1 5G技術的應用優勢

隨著信息技術和社會的不斷發展進步，必將帶動通信技術和通信建設領域全面發展，5G技術應運而生。5G時代的到來為人們日常生產生活提供了極大的便利性，在智能家居、智能城市、醫療、交通以及農業等諸多領域凸顯智能化特點，促使社會多個領域逐漸向智能化和自動化方向發展。5G技術的應用通過引用新型無線傳輸技術實現資源利用率的有效提升，為人們的學習工作提供了更加豐富的資源。引入新型體系結構，如超密集小區結構，對智能化技術加以深化，提升系統吞吐率25倍。深度挖掘新型毫米波、高頻段以及可見光等頻率資源，可將無線移動通信頻率資源拓展4倍。人們的生產生活受大數據技術和物聯網技術等新興技術的影響逐漸發生變化，為確保人們的日常生活需求得到保障，需要積極建設通信電源系統，順應時代發展需求[1]。供電時全面考慮不同業務特征，促進業務向合理化和精細化方向發展。基于此，通信電源系統的有效運行能夠控制網絡的運營成本，在降低成本的同時實現運營效率和經濟效益的提升，該發展目標不僅是5G網絡發展的必然方向，而且是確保通信電源穩定運行的關鍵措施，以實現安全、穩定、節能三位一體電源系統建設。

2 5G網絡的架構和供電挑戰

2.1 5G網絡架構

5G網絡技術發展進步為通信設備運行提供新體驗。相比于4G網絡技術，5G技術能夠有效提高電子設備的網絡響應速度，大幅度降低時延，確保鏈接的可靠性與穩定性。除此之外，5G技術運行成本較低并增大了系統容量，為有關設備大規模的連接提供技術支撐。對于5G技術的應用主要涉及到uRLLC、mMTC以及eMBB 3個業務場景。其中uRLLC應用場景具有可靠性高和延時低的特征；mMTC應用場景為海量物聯；eMBB能夠提升移動寬帶。同時，對于高清視頻、高清語音以及云辦公的研究發揮著重要作用。除此之外，網絡容量的有效提升契合現代智能城市的發展需求，滿足物聯網的接入需求，為醫療行業和工業生產向自動智能方向發展提供技術支撐，實現場景的可靠連接，并符合時延需求[2]。

2.2 5G網絡供電挑戰

隨著5G技術網絡組網建設不斷完善，建設水平隨之提升，基于此，供電系統的建設規模以及技術要求也逐漸提升。因為受多種因素的影響，對電源系統的穩定和安全運行產生較大的影響，這也成為電源系統建設首要解決的問題。隨著站點建設數量的增加，特別是相比于以往SC站點數量增加，導致電力引入工作的開展受到限制，電力電源的需求量也大幅增加。另外，隨著電源需求逐漸增加，機房空間存在局限性，在現有資源情況下進行供電系統改擴建工程有著大量的制約因素。除此之外，機房數量的增加，同樣對電源高效、穩定運行提出了新的要求，為滿足用戶需求，5G網絡不斷推出新業務，但業務數量的增加使供電系統運行的穩定性面臨更加嚴峻的挑戰。

3 5G網絡供電解決思路

3.1 DC機房電源解決思路

5G技術網絡發展可以帶動核心網和PTN等環節下沉，保持原有區域化DC和集中化DC同時增加大量邊緣DC。一般情況下，邊緣DC安裝在核心匯聚或中心機房。同時5G技術網絡發展進步帶動各個網元集成度有效提升，對網絡供電的安全性重視度逐漸提升。就供電而言，不同設備類型所產生的供電需求也有差異，通常應用-48 V雙電源供電系統為直流設備供電[3]。就交流設備而言，多選擇UPS2N或UPS并機供電系統開展供電工作。為滿足240 V/360 V要求設備選擇240 V/360 V HVDC方式供電，避免主網元設備和備用設備出現掉電故障，為DC機房運行穩定性和安全性提供保障。

科學技術進步發展，我國電網系統的建設規模不斷擴大，系統運行的安全性也逐漸有所提升。2020年，我國多數城市的正常供電穩定率高達99.9%，充分表明我國電力網絡系統供電穩定性和運行可靠性大幅度提升。為確保DC機房穩定運行，應當積極采用市電、通信電源混合方式，設備的建設問題將有效緩解機房空間過于擁擠的問題。另外，油機、變配電以及外市電系統項目工程建設周期較長，所以需要選擇相對應的DC機房來滿足建設需求，提供至少兩年的容量供應[4]。例如，中國移動在2018年提出通信電源系統和市電混合組網供電模式，不僅能夠滿足設備用電需求，同時可以解決機房占地緊張問題，對同等負載需求加以充分了解的基礎上進行改擴建工程，減少40%機房占地需求。相比于UPS2N或UPS并機供電系統，此供電系統的運行效率更高，在同等容量基礎上能夠節約50%電池和UPS主機成本投入。

3.2 無線側電源解決思路

無線側的建設模式是在以往物理站點建設的基礎上所展開的5G系統建設，在建設中對建設周期和建設成本均有明確要求。建設中需要按照工程具體情況選擇高性價比方式，降低建設成本，縮減工程周期。另外，應當遵循降低網絡影響和高效便捷的原則，全方位改造供電系統。無線側站點建設應當綜合直流配電盒電池、直流電源以及市電等多方面因素，并考察5G設備負荷，充分檢查室內和室外站點系統運行中存在的問題，采取相應措施進行有效解決。

對于室內的改擴建應當確保預留兩個或兩個以上的整流模塊空位。如果電源的類型屬于組合式，則應當添置兩套50 A整流模塊。另外，若電池間設置有隔離單元，則將導致蓄電池存在增容情況，所以電力容量擴增需要大于5 000 W，其余部分設置配電單元。同時散熱性能不滿足站點實際需求時則應當針對具體情況進行改造和擴容，此類措施具有較高的經濟性。當整流模塊空位小于兩個，則對原有開關系統加以更換或擴容。新更換電池和舊電池間應設置隔離單元，并確保擴容量≥5 kW[5]。

在室外改擴建中主要需要解決電源系統插槽不足的問題，對此可通過增加機柜數量的方式，添加嵌入式電源，保證電力容量的擴容量＞5 000 W，為機柜預留足夠的擴容空間。此類改擴建工程具有操作便捷的優勢，并且對網絡設備正常供電所產生的影響較小。如果存在空間不足或距離較遠問題，則將導致機柜改擴建相關工作的開展受到影響，對于此問題的處理可借助5G設備進行容量空間的擴充。按照就近原則，利用周圍的配電箱進行引電，實現供電高效運行。此改擴建措施具有便捷簡單的優勢，可以有效提升就近設備的電源供電效率，以免發生額外空間占用和改擴建工程中存在的問題。

3.3 電力擴容系統優化

在改擴建工程中還會出現其他問題影響電力系統的整體運行質量，因此需要優化擴容系統建設和銜接性存在的問題，確保5G技術網絡順利建設，優化思路主要從以下兩方面著手。

3.3.1 解決電力擴容中存在的問題

難以擴容情況存在的原因為市電的容量存在缺口，針對該問題可全面調查市電使用的峰值期和谷值期。市電處于用電峰值期時借助電池為系統供電，但是該方式的應用需要全面了解市電用電的峰谷，難以實現對供電穩定性和可靠性的相關要求。對此，可以根據當地自然情況建設太陽能和風能供電系統提升供電穩定性，但是投資成本較大，具體選用某種方式進行改造需要結合實際情況開展。

3.3.2 解決拉遠距離不足問題

對于此類問題的處理可從以下4方面著手：（1）當機柜和設備距離站點較遠的情況下，可以增電纜線路的橫截面積，降低電力輸送中的線損；（2）設備功耗大致相同時可借助DC/DC升降對線路損耗加以有效控制；（3）可借助智能鋰電池的放電來穩定電壓，以免發生電壓跌落情況；（4）可以通過就近供電方式有效解決站點較遠問題[6]。

4 結 論

5G時代為新時代通信系統的建設提出新要求，為實現通信系統建設滿足時代發展的需求，需要對通信電源系統加以優化建設，實現系統集中化、多樣化以及高速化發展。本文簡要分析DC機房電源、無線側電源、電力擴容系統改擴建工程中存在的問題以及解決措施，全面分析了原有系統建設情況，結合實際情況開展改擴建，實現了5G技術的有效應用，為人們的生產生活提供更高質量的技術服務。