5G 基站供电解决方案

张维东

（中国电信股份有限公司重庆网络监控维护中心，重庆 400042）

0 引 言

按照网络强国战略的部署，从2019年开始，各大主流运营商快速进行了5G 移动通信网络的部署，在城市热点区域安装了大量的5G 基站。如何保障5G 基站供电安全是一个重要问题。本文从5G 基站的功耗和供电问题方面进行分析，总结5G 基站的供电问题解决方案，讲对保障5G 基站安全可靠供电发挥重要作用。

1 5G 基站组网特点

5G 基站点多面广。随着移动通信技术的发展，低频的使用接近饱和，5G 移动通信的载波频率变得越来越高，意味着蜂窝系统的覆盖半径越来越小。因为频率越高，电磁波的衰减越大。5G 基站布局密度比4G 大，基站间距从4G 时代千米级压缩到百米级。5G 基站平均覆盖半径100～300 m，大概数量为25 个/km2，5G 基站数量相对于4G 基站数量要增加许多倍。5G 基站点多面广功耗大，有宏基站、微基站和皮基站多种类型。如何保障大量高密度部署5G 基站的供电安全，是面临的一个重要问题。5G 基站承载的业务量更多，其供电中断后影响非常严重。

2 5G 基站功耗分析

5G 基站点多、面广、功耗大。一个5G 基站平均功耗是 4G 基站的 3～4 倍[1]。AAU 功耗增加是 5G 功耗增加的主要原因。下面分别就宏基站、微基站和皮基站的具体功耗进行分析。

（1）宏基站：由BBU（CU+DU）+AAU（RRU）组成，每个基站系统包括1 个BBU 和3 个AAU。单个AAU达1 000 W 以上，单个BBU 达700 W 以上，一个系统3.7 kW。基站传输IPRAN 单设备功耗600 W 以上，加上基站空调平均功耗2 000 W，一个共享基站10～20 kW。

（2）微基站：由BBU（CU+DU）+AAU（RRU）组成，每个基站系统包括1 个BBU 和3 个AAU。单个BBU、AAU 达500 W，一个系统2 kW。基站传输IPRAN 单设备功耗600 W 以上，加上基站空调平均功耗2 000 W，一个共享基站6～8 kW。

（3）皮基站：即μRRU，每个发射点一个小盒子，不存在共享问题。单个μRRU 达20～50 W。

3 5G 基站供电问题

通过分析5G 基站功耗情况，结合前期5G 基站的建设情况，目前5G 基站供电问题主要有两个方面。

3.1 基站功率过大导致取外市电困难

5G 基站直供电难度比4G 大。5G 基站直接从供电局电网拉市电难度太大，但转供电后遗症多。5G 基站引外市电比较困难。以前4G 基站相对少，可选择余地大，除了通过供电局拉线实现直供电外，尽量找政府、单位、大型物业沟通取电，实现友好转供电。现在5G时代站点密度大，供电容量大，免不了找私人物业取电，难免遇到沟通困难、电费价格后遗症多的问题。即使私人物业愿意转供电，基站需要容量达10 几kW，很多物业建筑难以提供如此大容量的富余电力。

3.2 基站功率过大导致电池备电困难

5G 基站电池容量比4G 大，后备蓄电池容量成倍增加，现有空间无法容纳如此多蓄电池。此外，电池体积问题、重量问题、安全问题、温控问题也将成为5G 基站的主要问题。

4 5G 基站供电问题解决方案

基于上面对5G 基站供电问题的分析，结合当前网络运行的实际情况，提出以下供电问题解决方案。

（1）减少外电容量需求是最有效对策，将BBU 能集中池化到通信机房或大型基站内，可减少20%～25%的基站耗电功率，从而降低5G 基站外市电引入的难度。

（2）转供电模式不是基站取电的长远之计，采取必要措施将转供电模式改为直供电模式。

（3）通过电源与电池的配合，让电池代替外市电电源进行调峰供电，减少基站对外市电的需求。

（4）通过优化网络结构，将BBU（CU+DU）集中池化到通信机房或大型基站内，实现网络侧结构调整，摆脱或减少5G 基站对电池备电的依赖。

（5）选择高密度和环境适应性好的电池，营造电池友好环境，不用空调也能满足铅酸蓄电池基本生存环境，如铁锂电池、三元锂电池，解决电池容量问题、体积问题和重量问题。

（6）降低需要电池备电的设备负载功耗，将新的节能技术广泛应用于5G 基站，如数据中心式的散热/冷却技术引入基站、动态休眠、载频/时隙关断技术等。

（7）采用远近配合电池备电，结合高压直流远供。在5G 基站远端配调峰型小电池，在近端通信机房或大型基站配多站共享型大电池，实现蓄电池备电集中共享模式。采用240 V 直流远供+集中备电方式，大大增加了备电可靠性和灵活性[2]。5G 基站侧不配或配少量电池，采用高压直流远供时，在大机房集中共享大容量电池，基站侧不配开关电源系统，只需配240/48 V转换器。240 V 高压直流远供方案有复合光电缆方式、专用铜电缆方式和专用铝电缆方式3 种方式选择，用于宏基站或者接入网周边的加密站供电，远供距离1～2 km内为宜。这种方案有效解决了5G 基站电池备电问题和市电供电问题。

（8）网线POE 48 V 直流远供。用于皮基站μRRU场景，供电距离100 m 为宜，超过100 m 需要加延长器。功率20～50 W 为宜，48 V 直流电压制式，超六类网线。低功耗基站可以采用单缆4 对8 芯线对方案；高功耗基站则应该采用双缆8 对16 芯线对方案。具有断线、过载、短路、碰地检测保护机制。

（9）结合5G 业务切片，实现按业务种类差异化备电或按业务种类差异化下电，确保话音业务不断电。

5 5G 基站电源选取方案

5.1 外市电选取方案

外市电利旧：外市电容量＞现有设备用电负荷+5G 基站新增负荷需求时，可利旧外市电满足5G 基站建设需求。

外市电扩容：外市电容量＜现有设备用电负荷+5G 基站新增负荷需求时，需申请外市电扩容满足5G基站建设需求。

5.2 开关电源选取方案

开关电源利旧：I整流输出-I现有设备工作峰值-I蓄电池-I5G＞20 A，可直接利旧开关电源柜满足5G 基站建设需求。

开关电源扩容：I整流输出-I现有设备工作峰值-I蓄电池-I5G＜20 A，但开关电源柜最大容量满足需求，可通过扩容电源模块满足5G 基站建设需求。

开关电源柜替换 /新增：I整流输出-I现有设备工作峰值-I蓄电池-I5G＜20 A，且电源柜最大容量不满足需求，可通过替换更大容量电源柜或新增电源柜满足5G 基站建设需求。

5.3 电池选取方案

新建5G 基站蓄电池：考虑到5G 基站的重要性和实际功耗情况，新建5G 基站机房内蓄电池按3 h 备电时长选取，配置2 组500 Ah 电池。对于室外一体化机柜（12 V 模块），蓄电池按3 h 备电时长选取，配置3组150 Ah 电池。

利旧原有基站的蓄电池：必须进行电池容量计算，要求电池总容满足原有设备和新增5G 基站设备的总需求。若不满足，需要对电池组扩容。扩容后的电池总容量应满足加上新增5G 基站后总的设备负荷备电需求，总需求按3 h 备电时长选取。

6 结 论

在实际5G 基站建设中，为确保5G 基站安全可靠供电，减少成本投资，加快建设速度。一方面要充分利用4G 等基站的电源设施及其富裕容量。另一方面，当电源负荷经计算不满足5G 基站需求时，需申请外市电扩容满足建设需求，或通过替换更大容量开关电源柜或新增电源柜满足建设需求。当这些措施都无法满足5G 基站安全供电时，需综合运行提出的5G 基站供电问题解决方案。