直流远程供电系统的实践

中国移动通信集团江苏有限公司南京分公司 姜 宁

1 目前存在的几个问题

1.1 组网存在的供电问题

基于目前移动通信的特点，通常都采用将基带单元（BBU）和射频拉远单元（RRU）进行分离，BBU集中放置在机房，灵活机动地开展远端RRU模块建设，既提高了组网效率，又能满足各类无线环境的通信需求。但是在BBU加RRU的组网方式中，RRU作为远端有源模块，远离机房设备，其供电问题就变成了网络建设中的焦点。

1.2 基站建设和维护存在的问题

室外型小基站和拉远站点安装条件差，取电困难且可靠性不高。各种站型的市电引入问题不好解决，直接影响后续基站建设的工期，导致不能按时完成。对于偏远农村的基站，如果不建设机房，会因为较偏僻产生安全问题以及停电次数较多、时间较长产生供电问题，而建设机房后的配套投资明显增大，投资收益的矛盾突出。

综上所述，为了解决上述问题我们将直流远程供电系统作为专题，主要针对南京移动溧水分公司溧水卧龙湖水库北直流远程供电系统进行实践。

2 远供方式

2.1 RRU及远端设备供电解决方案

目前对于RRU及远端设备的供电方案大致分为以下3种。

2.1.1 市电直接供电

即就近接入220V交流市电直接给RRU单元、室内分布系统（宏蜂窝基站、室内微蜂窝基站和直放站等）供电。这种方式就近取电，损耗小，但是同样存在供电问题。市电并不是稳定的，它存在着很多电能质量问题，例如电压浪涌、高压尖脉冲、暂态过电压、电压下陷、线路噪声、频率偏移、持续低电压、供电中断等。这些质量问题既可以引起系统终端设备硬件老化等相对较轻的不良影响，也可以导致数据完全丢失或主设备烧毁等较大的事故。而且就近取电又受取电场合等环境的因素的影响很大。

市电直接供电方式存在的问题归纳如下：

1）供电的可靠性不能得到有效保障。随时受市电供应情况的制约，如电网检修停电等情况；同时，本地用电单位或个人经常以各种原因拉闸限电、断电，导致可靠性差。

2）普通民用交流电电压波动大，影响系统设备功效，极易造成系统终端设备被电源浪涌所冲坏。

3）安装及维护需供电局、外单位或市民等的协助，管理成本高。

4）供电纠纷导致的RRU无法正常工作的情况屡见不鲜。

2.1.2 市电加UPS供电

市电直接供电最直接的考虑是采用一种市电加UPS（不间断电源）的供电方式，即在各终端设备旁配备小型UPS。

本地加装UPS解决方案的优点是：技术成熟、价格相对合理、已有大规模应用。

但由于要引入电池设备并安装于室外等环境，因此也存在许多不足。

第一，因为UPS设备电池容量有限，所以小容量UPS后备时间是有限的，而且UPS主机因大多要处于弱电井或室外安装，环境非常差，灰尘多，所以UPS因环境因素容易损坏；第二，UPS电池的使用寿命受电池充放电次数限制及温度的影响较大，所以说电池使用寿命对环境气候的依赖性较大，如VRLA（阀控式密封铅酸蓄电池）最佳使用温度为25℃左右，气温每升高10℃，电池寿命就减半；第三，UPS安装不便，维护量大（安装于楼顶、弱电井等，空间狭小，维护困难，需定期巡检，定期对电池充放电）维护费用高，而且更换新电池、处理旧电池所需费用巨大，电池发生泄漏时可能损坏设备器件；第四，UPS投资成本费用高（初期成本加每1～2年更换一次蓄电池的费用），UPS安装点多而分散，电池容易被盗。同样，需要远距离拉线时，必须单独进行管路施工，无法走弱电管路。

2.1.3 直流远程供电系统

直流远程供电系统是利用宏基站或机房内的大容量通信电源和蓄电池组（容量大），经由局端设备进行DC/DC（直流/直流）升压，以电缆、复合光缆为传输介质，通过能量管理分配器分路监控、隔离、限流，最后经远端设备转换成末梢网元设备所需的电压等级，从而实现对末梢网元的不间断供电和电源集中监控的效果。

使用直流供电系统不受当地电网复杂的负荷变化、昼夜变化、电站多样化等因素而产生的电网电压过高或过低的影响。不受当地大型设备开启、关闭等因素而产生的电磁干扰、谐波、闪变和浪涌的影响，杜绝了当地复杂电力网络中，直接雷和感应雷对通信设备的损害。所以直流远程供电网络纯净、单一，供电电压稳定，可延长设备使用寿命。其特性如表1所示。

3 方案的比较

针对RRU供电解决方案的调研，对比各解决方案的优缺点从下述几个方面进行比较。

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3.1 降低管理成本方面

首先，采用远程供电的整个流程，在运营商安装部门内部就能完成，无需供电局、外单位的协助，大大降低了管理成本；其次，采用远程供电系统，供电部分可以同通信终端设备一起安装，不需另行铺设专用线路，大大地节省工程成本，加快了工程进度。

3.2 降低运维成本方面

当供电设备点多面广时，市电加UPS等供电方式涉及大量的运行维护成本，而远供电源是一种免维护产品，大大地降低维护成本。由于系统为“悬浮”系统，解决了因市电的波动、雷电干扰、停电时间长所带来的种种问题，节省了大量的维护工作量。

3.3 减少意外停电造成的损失方面

不难发现，UPS供电时间有限，不能应对长时间的停电，难免会因停电造成服务中断，且超长使用寿命的户外UPS的电池寿命一般在l～2年，而远程供电系统设备寿命在10～20年。

对上述供电解决方案的优缺点总结见表2。

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鉴于以上原因，采取远程供电方式在通信机房取电，通过电缆或复合光缆传送到无线单元RRU部分，既能保证电源供应的稳定性、增强向远端RRU设备供电的安全性和可靠性，也不会增加经济成本，同时减少了大量与业主协调的工作量。直流远程供电方案有利于网络中电源设备的集中建设、集中维护运行，降低运行和维护成本，同时也可提高电源设备的整体使用效率。

4 现场简介

溧水卧龙湖水库北直流远程供电系统远供电源项目主要是解决二干河拉远基站供电问题。主机房在距离1.2km左右的卧龙湖水库北基站，此次直流远供系统主要为二干河的两台RRU设备实施远程供电。局端设备安装于卧龙湖水库北基站，从近端机房内取电，升压后通过传输电缆送至拉远站点，二干河远端设备降压为48V为2台RRU设备进行供电。

该局端设备位于卧龙湖水库北基站，将开关电源输出的48 V直流电升压到DC380V（260～400V可调），通过传输电缆输送二干河基站，在经远端降压为DC48V给RRU供电。见图1。

5 实施效果

该项目建设完成15个月后对其建设成本和设备使用效率指标进行了比对，通过比对得出结论：偏远郊区建设成本下降95%，设备使用效率提升5%。远程供电系统的供电方式完全满足现行形势下通信设备的各种运用场景。

6 结束语

本次实践是对比两个情景相同的宏基站与远程供电系统的应用。建设成本下降较大，特别是偏远的郊区，下降率95%、设备利用率提升5%。另外，远程供电系统更可大量使用在室分系统、拉远分布式基站、综合接入系统、无线宽带、监控等网络设备中。由于远程供电系统牵涉到局端的－48V通信电源系统、远端的通信设备以及中间的供电线路，每个点的实际情况又各不相同，建议要针对每个点进行现场勘察并委托设计。另外，远供中施工的杆路路由变化较多，所以需完善直流远供施工及验收规范，特别是“工程变更”与“重大工程质量事故报告表”“供电路由图”等。

目前其他运营商在实践中发现的一些问题，都是与建设相关，如建设前期没有进行设计与会审，只是厂家提供了方案，实施完成后没有验收，工程工艺没有把关等。所以项目的委托设计、会审、相关资料与验收等工作非常重要，资料的提供为日后的故障处理与日常维护工作及各维护专业职责划分等工供依据，达到安全可靠与经济相结合的最佳组合。