5G時代通信供電系統面臨的問題和解決思路

普天信息工程設計服務有限公司 田雨春 李敏 呂雪瑋

在信息時代發展的背景下，5G技術給人們的生活和工作帶來了便利，提升了效率。自從5G技術應用和發展以來，各網絡運營商不斷建設安裝5G基站，而基站運行需要大量的供電需求，因此必須對基站的供電系統進行改造，以適應和推動5G技術的發展，滿足5G全網覆蓋的需求。基于此，首先闡述了5G技術的優勢和基站供電系統架構，并分析了當前通信電源系統面臨的問題，最后提出了相關的解決方案，以期為相關專業人士提供參考。

5G通信技術的應用，使通信系統網絡信息交互速度得到了提高。在網絡資源建設中，工程技術人員必須總結通信電力系統的難點，分析電力系統的技術要點、使用條件和維護保養等內容，有效提高其電力系統運行的穩定性。使信息網絡和智能化技術為各行業提供新的發展和實踐方向。尤其是在傳統網絡建設中，存在電源輸入、電源系統架構等問題。因此，相關網絡工程技術人員必須不斷積極更新和完善信息網絡建設原則，有效融入5G技術框架，全面解決供電系統發電機、變壓器等電力傳輸困難的問題。提高通信電源系統的穩定性，滿足在模塊協調過程中，控制電力傳輸的延遲要求。

1 5G網絡架構與供電系統概述

5G網絡加快網絡傳輸效率，提高數據連接的穩定性，同時還節約了成本和電力能源，增加相互兼容系統的規模和容量。5G網絡技術的業務，主要是加強移動寬帶、大物聯網、低時延連接等內容。5G技術接入網結構，包括AAU、DU、CU三層。其建設的第一階段，實施為RAN網絡。隨著技術擴展，對超低時延服務的需求不斷增加。因此，CRAN使用于多個離散尺度的AAU和CU結構。機房網絡架構由融合機房、設備機房、網絡接入節點等組成。機房具有旁路和融合功能，也可實現集中分布節點設備。通信供電系統作為資源系統，是當前發展5G技術的新挑戰。要在4G網絡基礎上上實現5G建網要求，滿足各種環境條件下的發展。電源系統直接關系到通信設備的功能發揮，5G通信電源系統中的設計方案必須進行有效的改進和優化。

2 5G技術應用的優勢

5G技術的信息交換和傳輸速度比較快，其最快可以達到10Gbit/s。因此，在該技術的應用中，其信號傳輸延遲低，信息載體容量較低。5G技術可更快地進行信息交換，為設備提供持續的信號。同時5G技術還可以使來自物聯網、大數據、虛擬技術的信息資源得到整合。采用信息交互方式實現信號傳輸、直流配電等數據通信的有效轉換方式，極大的方便了監控系統數據與通信電源部件的協調。同時，系統運行會與供電功能產生聯系，在信號傳輸過程中，利用信息技術可識別和修復相關故障點，使技術管理人員根據信號指標配置相應的應急控制模式。監控通訊系統的定位和各電源系統的運行狀態，使供電系統的穩定性得到了很大提高，技術人員應用5G技術，可以分析確定供電系統的運行，并及時傳輸信號，測量系統的運行狀態[1]。

3 5G時代通信電源系統面臨的挑戰與基本設計要求

5G技術應用的時代，開創了智能手機、智能控制終端一體化等控制模式。其信號傳輸比4G網絡快得多。在5G技術影響下，其控制成本和能源效率、系統容量較高，而設備連接成本較低。因此，5G技術體現了在物聯網、低時延連接應用的優勢，幫助系統通過遠程訪問、監控系統和云的支持，實現語音、視頻等大數據的協同應用。滿足遠程醫療、遠程操作、智能家居等功能的基本需求。同時，在物聯網發展的時期，5G系統通過發送、接收信息給相關系統，滿足端口配置和優化供電的信息交互需求。如不能有效滿足信息的存儲和交互的要求，會造成能源信息輸入、分析和操縱的困難。在能源信息化擴容以及重組時，如不能很好的進行配合，直流機房數量會增加中央供電架構的壓力。在整合高級業務資源時，技術管理人員需協調不同項目的供電需求，分析其使用要點，如自動駕駛和醫療服務范圍，在這些服務中，其供電系統資源供應和配置往往會出現困難，設計時需從整體上考慮。

3.1 原有電源系統勘察設計

以特定運營商機房電源系統設計圖為例。在方案設計初期，技術人員要對機房資源進行全面調研，如果發現無法滿足可用現有機房和新電氣系統的要求。要及時調整機房原有電源，以滿足電力系統運行的要求。在檢查相關用電設備時，舊設備不連接任何業務，占用了機房資源和電能，阻礙了企業實現資源優化配置的目標。針對機房電力系統存在的問題，技術人員要統計和整理機房舊設備，拆除過時設備以及脫機的設備，整合電力機房資源，重新審核機房資源和建設內容設計方案，清空了無用的機房資源，為后期建設增加資源配置的空間。

3.2 關于新建機房電源系統設計

在新建機房和數據處理中心的規劃時期，技術管理人員要考慮供電系統的發展前景。進行科學的計算，確保在機房和數據處理中心運行時具有足夠的資源。要合理計算新建園區最終裝機能耗，據此規劃機房面積，同時預留設備面積。在供電系統的設計中，要考慮動力機房安裝方案。動力機房內新增動力設備須合理，盡量避免浪費機房資源。電源走線須正確、設計清晰，防止動力設備、機房電源線交叉和堆放。以某數據處理中心通信電源設計為例，機房設計根據最終裝機容量進行規劃，電源系統安裝以按需構建為原則。設置高低壓配電變電機房和數據處理中心發電機房。并在高低壓配電室和發電機房在節能、節材方面進行充分設計。機房每層預留電機房，同時低壓供電系統，用兩級配電形式。因為低壓配電系統通常遠離機器電氣系統。對樓房供電線路較長，因此應用低壓二次配電系統，使其與主配電系統沒有接觸柜。在二級配電系統中要配備接觸柜，以滿足未來的發展需要。其項目機房等級可按國標A、B確定。根據規范，網絡類別須滿足一類要求，由兩個獨立電源進行線路供電，且兩條電源線不能同時用于停電。另外，數據處理中心考慮到電力輸入時，會受到市政審批、建設補償等因素的影響，可以使用外城的電力輸入，在預計裝機容量機房建設的中期，外城電力電纜線徑根據需求進行制造。由于數據中心入網分階段建設，其入網項目將包括高壓配電系統的中斷風險、設備兼容性以及針對相關配套項目的挑戰。因此，低壓配電系統分期建設，要根據機房實際需求進行分期建設。關于通信電源系統設計圖，要按電力系統進行分類，其建設過程要按以下原則進行。UPS系統發展和業務需，要求采用3N雙母線，以提高設備的有效利用率，節省設備配置。自用機房要根據其服務質量和水平進行劃分，采用3N雙總線運行模式。也可以考慮高頻UPS，其機型比較經濟實用。

3.3 動態監測系統設計

動態監控系統在通信電源系統中發展著重要作用。監控系統實現了對機房環境及用電設備的實時監控。在電力系統運行設計中，要充分考慮電力環境監測系統的影響。舊機房的設備沒有電力環境監控系統，無法進行實時監控。以機房空調系統為例：其運行缺乏合理的方法，造成大量電能的浪費。因此，針對空調系統設計了動態監控系統。根據機房空調的運行狀態，以及不同類型的空調，設計出科學的設計方案，如增加空調智能控制器，將空調自帶的通訊動態回路管理模塊接口和監控空調的智能控制結合，遠程向控制器發送命令，實現啟動和停止空調開關。對于非智能空調系統，可以增加紅外遙控器，取代手動遙控器，也可以通過動態回路監控系統管理模塊，模擬手動按鍵動作，發出紅外信號，開啟和停止空調開關，實現空調系統的智能化控制[2]。

4 優化5G通信電源系統的措施

4.1 解決直流機房電源問題

隨著5G網絡技術的發展，其規模在不斷擴大，其技術服務內容也多種多樣。包括公共核心網、PTN數據等內容。這些邊緣CC常安裝于中央機房。必須通過直流機房實現5G通信系統的正常運行。因此技術人員要全面分析直流設備，了解5G通信供電系統的雙供電系統。應用并聯UPS系統或交流設備進行供電操作。通常，使用網元設備可有效防止交流設備關機。隨著5G技術的應用，網絡元素都在高度集成，保證其安全進行供電。通過直流機房提供穩定的電源，滿足了240V和336V供電設備交流電源的需要，優化了5G通信電力供電條件。

4.2 解決大功率擴容問題

為開展5G網絡體系建設，須對其電力運行系統進行優化調整。因此必須解決電力擴容困難帶來的問題。技術人員要根據電力容量位置和用電峰谷情況，分析功率最大值的差距。使用相關電池設備進行作業，同時也可利用電源通道作為儲能電池作為后備平臺，分段進行供電作業。但該方案的缺點是，無法保證電源的穩定性。要全面分析自然能源的富集區，在正常供電的基礎上，充分利用太陽能或風能等環保型的供電方式，解決電力不足的問題。但該措施也受地區影響，如果投資過大，企業可能承受不住相應的經濟壓力。同時直流機房，在5G通信電力系統的建設存在一定的問題，尤其是在偏遠地區。如AUU設備與BOU外殼間的距離長，則必須需要增加走線以全面減少線損。因此，在功率損耗相同的情況下，必須要調整直流機房的降壓和升壓容量減少線損。當出現問題時，可及時使用智能鋰電池，保證放電電壓保持在60V左右。同時應用分布式電源產品供電配合電池設計，解決因距離過遠而造成的技術問題。

4.3 無線側供電優化和控制

無線側電源應在4G網絡的基礎上，分配5G通信技術，在公共電源方向的基礎增加關聯網絡，使總電路始終在可檢測、可控制狀態下。同時還要檢查無線側供電設備對網絡的影響。技術管理人員應分析各網絡站點的工作狀態和特點，調查使用設備的充電狀態。直流配電箱要在設計上，通過功能分析整體規劃裝置、設備功能、系統應用以及運行協調等問題，并有效進行功能優化，技術人員要結合不同區域的電路和元器件的特性，明確了整流模塊的功能，協調和保證電池的基本功能。為了有效提高供電系統功能，要在電池間增加絕緣元件，以區分不同電池的電力狀態。由于機組功率擴展會超過5000W。因此，要注意不同地區的供電情況和開關影響。通過探索相關設備的加熱效果，優化站點的基本功能，在低成本控制中解決無線側供電問題。要注意的是，如電流校正間隔小于2小時，技術管理人員需要對核心電源進行擴展，保證擴展后其容量超過200Ah。同時，在新舊電池隔離控制單元安裝中，要明確其擴展容量，確保總容量在5kW以上，使電池冷卻系統及功能滿足通信電源應用要求。當在中心位置安裝5G系統網絡時，技術人員要明確控制電壓的難度，確保電源設計數據符合法規的要求。如須配置五個整流器和一組直流配電板設備，以有效支持電池組的電源需求。另外，在室外電網改造和擴建中，必須注意電源槽位的安裝數量與增設機柜位置的整體關系。應全部使用內置開關，來控制相關5G設備。以保證功率擴展的容量在5000W以上[3]。

5 5G通信電力系統建設未來發展趨勢

目前國內的5G通信供電系統建設已經基本成熟，同時其通信技術也在不斷優化。通過5G通信電力系統技術，已經形成了智能家居、智慧農業等模式，給人們帶來了全新的生活和工作體驗。由此，5G技術和通信供電系統，正在推動著各行業的發展。從技術角度看，應用5G通信電力系統，滿足了當前集中化、多元化的供電需求，提高通信服務的可靠性，優化了系統建設效果。從未來發展來看，5G通信容量更高，速度更快。其容量將是4G網絡的數十倍以上。因此，在5G時代，網絡數據大量傳輸，對數據處理中心的電力系統需求越來越大，使其技術方案的發展潛力也在增強。

6 結語

總之，5G技術時代的通信網絡，要通過良好電力系統才能充分發揮其優勢。要通過直流機房配備相關部件，升級通信技術以及優化電力系統運行數據和技術等方式，為5G基站的運行提供安全和高效的動力支持。實現5G網絡供電系統的重要價值，不斷促進人們的生活方式的進步，全面推動未來社會科技術的發展。