通信用移动基站户外机柜的应用

帅起阳

摘 要：随着人们对网络需求的日益提高，要求运营商对网络的发展和覆盖的要求也日益深入。越来越多的室外建站从单纯的边际网，逐步扩大的城区、道路覆盖等等，有效解决盲区覆盖、缓解区域通信压力等问题。同时，有限网络宽带的提速，直接带来了接入网的下沉，因此也掀起了户外站点大量建设需求，本文主要对户外基站机柜的结构及功能进行了论述。

关键词：基站；热交换；风机；空调；噪音控制

移动通信基站户外机柜（Communication base station out

door cabinet），是指直接处于气候影响下，由金属或非金属材料制成的，不允许操作者进入操作的柜体。其内部可安装通信系统设备、交直流配电、蓄电池、温度调节设备、及其它配套设备，能为内部设备正常工作提供可靠的机械和环境保护。其特征还包括低能耗、分舱温控，具有较高的集成度、扩展灵活、安装简单、支持散件运输现场拼装等。

一、基站机柜的结构及功能

户外基站柜一般由顶盖、柜体、夹芯板及门四部分组成，同时需采用可拆卸式（或现场组装式）的结构；机柜整体框架一般采用镀锌钢板或不锈钢板，其中夹芯板的保温性能对整个机柜起着至关重要的作用，因此夹芯板的芯材选用需为隔热性、强度及稳定性良好的无机的玻璃棉、岩棉、泡沫玻璃，或有机的酚醛树脂泡沫等材料，同时内、外面板彩钢板厚度需≥0.5mm，整体厚度需≥45mm，表面通过喷涂室外塑粉处理。

基站柜根据网络规划一般安装在地面、楼顶、路边、山坡等地区，同时按使用要求不同，柜体由各种独立的单元/舱组成，一般包括设备舱、电源舱、蓄电池舱及配线舱（DDF、ODF）四大类；设备舱需供标准的19/21英寸安装空间（也可定制非标设备）用于安装BBU/RRU及GSM MINI宏基站等设备；电源舱按不同设备需求提供交流配电、整流、直流配电单元的安装空间；配线舱满足通信设备所需配置的ODF和DDF配线模块安装的空间要求，其中蓄电池舱的机架抗震加固能力应符合《YD

5083-2005 电信设备抗地震性能检测规范》，以保证设备安全；拼装式机柜的防护等级也需满足GB4208中IP55级。

机柜应有良好的防盗功能，顶盖及舱门的设计结构须防盗，同时机柜须具备电源防雷及各种监控的功能，包括烟雾、门禁、电源失效、温湿度、水浸等远程监控功能，并有可靠的接地保护系统。

二、机柜用散热方式

通常机柜内的温度产生主要有两个方面，一方面是通过暴露在户外太阳直的辐射、热传导产生的温度，而另一方面是由于通信设备、电源设备工作自身产生的温度引起，所以为使柜内各种设备的正常运行，必须配备可靠的温度调节系统；通过试验表明，在相同时间及相同太阳强度的照射下，表面喷涂深色塑粉的机柜温度要比表面喷涂淡色塑粉的机柜温度高10℃左右，这也是基本温控形式；至于通信设备产生的热量，由于设备不同的型号、规格所产生的也有较大差异。目前一般根据机柜内所有发热量的总和主要有风扇、热交换、工业空调三种散热方式，并通过温度控制器自动调节；一般影响柜体温度控制的因素主要有风扇的风量、热交换或空调的换热功率及风道设计的合理程度（包括进出风口的大小、位置、滤网的通透率与清洁程度等），目的是达到舱内各处温度均匀，使温度梯度△T≤

5℃。

（一）风扇形式。采用风扇的风量强制使柜内空气进行对流交换，已达到降温的目的，主要应用在一些对工作环境相对优越且要求不高的情况下。

风量的估算V=3.1Qv/T（M？/h） 注：Qv为柜内部的发热量；T为机柜内外温差；采用风扇形式相对成本能耗都较低且换热效率高，但由于是内外空气直接对流，所以外界的灰尘会直接被吸入到柜内，时间一久内部设备的表面就会积攒很厚的灰尘影响设备的正面运行，因此安装的环境最好是比较干净清洁的地方，并须及时对风口过滤网进行清洁或更换。

（二）热交换形式。热交换的原理是通过其中间的传热介质，使机柜内、外的空气在相互的循环工作中进行热量传递交换，从而达到降低温度的目的。

传热能力的估算可按Qw=Qv/T（W/K） Qv=Qk+Qs；

注：Qk柜内发热量；Qs 机柜表面太阳辐射热量；Qs=AK*T （A机柜表面积、K换热系数）；一般选用热交换的功率是通过机柜内外的温度差10℃为基准计算，即假设环境的温度为30℃，那此时机内的热量达到设计的最大值也即40℃，是正常的。实际应用中，对于柜内典型发热量在1000W以下的配置功率为80～130W/K，而发热量在1000W～2000W之间的柜配置功率为130～200W/K。采用热交换后由于内外是完全隔离的，外部的灰尘无法进入柜体，故具备保持内部清洁的优点，同时目前采用的新式交换器能耗不大且基本不怎么需要维修保养；而其缺点是内部温度随外部环境温度的升高而上升，且从启动直到柜内温度下降稳定存在一个延迟滞后的过程。

（三）工业空调形式。选用空调来给机柜内降温是最有效、最快捷的方式，不但能使柜内温度很准确的控制某一设定值，且能快速有效的达到降温的目的，同时可以保持设备清洁、柜内温差不受外部环境的影响；但它的缺点是能耗高，且需要定期维护，特别是风口的滤网得及时清洗更换，否则制冷效果会降低，也可能会损坏空调。

三、机柜噪音的控制

行业标准规定，在城市居住地带离机柜1.5M处的噪音必须≤50dB，因此保证制冷效果好的前提下降低噪音是至关重要的。通常为达到良好的制冷效果，基站机柜一般会选用高转速、风量大的风扇，风机的转速能达到2800rmp以上，此时在离机柜1.5M处的噪音达到65dB以上，而热交换机和空调在运行中的噪音经实测与风机相当，所以如果将这样的户外机柜安置在城市居民住宅区，一定会影响人们的正常生活而引起不必要的纠纷，所以必须尽量避免。

首先一方面可以考虑选用好的静音风机或降低风机的转速，同时增加风机数量的方法。经实验表明，当风机转速的转速降低320～420rmp时，噪音可以降低10dB左右；但在降低风机转速的同时风量也受到影响，所以要增加风机的数量来满足温控的要求。而机柜配置热交换或空调制冷时，由于受它们自身的结构和尺寸限制，降低转速并不适用；因此需要通过制造商来突破空调本身的技术，目前市场上热交换器或空调也基本都能达到行业的标准要求。另一方面建议在居民住宅区选用风机直排的方式，且尽量远离住宅放置。其次，应采用合理的风道设计，尽可能增大进出风口的截面尺寸使空气流通的路径畅通，以减少风阻、降低噪音；最后，在风扇的出口位置可以安装消音材料或消音装置，也能对降低噪音起到一定的效果。

四、结语

互联网时代随着人们对网络需求的不断加大，会触成运营商会对网络的发展和覆盖，因此随着通信网络的逐步推进，随着设备制造技术和NGN的发展，各类通信设备体积大大缩减，使得运营商采用基站户外机柜在通信接入网进行组网的需求大为提高，成为一种新的趋势，所以须尽可能考虑机柜的温度和噪音问题，通过不同环境正确选用适宜的温控手段，并尽可能的使安装在住宅区的机柜离民宅的距离在15米以上。

参考文献：

[1] 电子设备机械结构（GB/T 18663.1-2008）；

[2] 电子设备机柜通用技术条件（GB/T 15395-1994）；

[3] 通信系统用室外机柜安装设计规定（YD/T 5186-2010？）；