5G基站在地铁隧道内的电源配套解决方案

阮长根，叶向阳，吴思远，龚长武

（华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

5G移动通信技术能够满足人们对于高速率、大容量、高可靠、低时延等快速增长的移动通信业务的需求。5G基站是专门提供5G网络服务的公用移动通信基站。2019年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，中国正式进入5G商用元年。2020年第一季度，国内5G“新基建”提速，预计到2020年底将开通60万座基站。在5G部署初期，功耗是各方都在努力解决的难题。但是，5G基站耗电量较4G基站有较大幅度的增长。5G设备单系统功耗相比4G达到2倍以上，对电源设备及配套设施影响较大。如何解决5G基站电源配套问题，是5G建设中非常重要的一个环节。而地铁隧道内的5G基站因下挂多个节点，场景多，实施难度大，如何合理配置电源配套方案尤为重要。本文主要探讨多场景下5G基站在地铁隧道内的电源配套解决方案。

1 2G至5G基站设备配置及功耗情况

三大运营商基站设备功耗和三大运营商基站功耗统计，分别如表1和表2所示。

2 隧道基站功耗分析

由于地铁的特殊场景属于隧道内接续覆盖，各站点间的距离各不相同，故需要根据各个机房下挂的隧道内节点数量计算机房需要的总容量，平均功耗约为最大功耗的60%，功率因素为0.8。多节点挂接下的基站功耗分析如表3所示。

表3中，以隧道内下挂6个节点为例，充电功率按10%计取，隧道线缆损耗按15%计取，最大功耗为：

表1 三大运营商基站设备功耗表

表2 三大运营商基站功耗统计表

表3 多节点挂接下的基站功耗分析表

表4 多节点挂接下的电源配套建设方案

3 地铁隧道基站的电源配套方案

3.1 电源设备配置原则

3.1.1 民用电源系统市电要求

要求地铁民用通信引入系统中的民用电源系统为二路市电可靠引入，为1类市电，预留提供并满足民用通信机房交、直流远期功耗需求（含隧道交流功耗）。

3.1.2 开关电源设备配置原则

开关电源系统交、直流配电屏按远期容量配置。整流模块数量按近期配置，并考虑一定发展余量，其模块数量按照N+1冗余配置。当模块N≤10时，备用1个。当模块N＞10时，每10个备用1个。

3.1.3 不间断电源设备配置原则

UPS系统新建系统其容量按近期考虑，并考虑一定发展余量。

3.1.4 蓄电池组配置原则

（1）-48 V阀控式密封电池的容量按系统配置的开关电源的机架容量并结合通信系统耗电量配置，具体容量计算公式参考GB51194—2016《通信电源设备安装工程设计规范》中5.2.4计算，传输设备放电时间不低于1 h。

（2）UPS系统按系统后备时间不低于0.5 h配置。

3.2 电源配套建设方案

根据表3多节点挂接下的基站功耗分析表的电功耗分析，根据隧道下挂节点数量不同，电源配套建设方案如表4所示。

模块化UPS具有主要有以下优点。

（1）弹性供电。本方案模块化UPS机架采用160 kVA和200 kVA两种规格，机架容量略大于计算容量，160 kVA的机架可以满足下挂节点数不大于20个的隧道基站；200 kVA机架可以满足下挂节点数不大于24个的隧道基站。基站下挂节点数若增减时，可通过增减模块解决供电容量问题。通过调整模块容量，实现了弹性供电与经济性的双重目的。

（2）易于维护。模块化UPS安装方便，且易于维护，可热插拔。更换模块时，普通维护人员也能实施，无需专业人员到场，大大缩短了抢修时间。

若采用常规的塔式UPS，供电弹性相对较差，型号多且维护难度大。综合分析，模块化UPS特别适用于隧道下挂节点数多且需要弹性供电的场合。

4 结 论

地铁是城市通勤的主要交通工具之一，人流密度大，流量吸收多，是5G业务高发场景。随着5G的到来，地铁的5G信号将成为运营商们的建设重点。本文针对5G基站在地铁中的建设方式，提出地铁隧道内5G基站的电源配套解决方案。若机房空间受限时，地铁的市电情况一般较为可靠，特殊情况下也可适当减少蓄电池的放电时长来节约机房空间。随着科技的进步，5G基站硬件不断改进。通过软件化和智能优化，5G能效将逐渐提升。5G基站耗电问题应及早重视，这需包括设备商、运营商和铁塔公司等在内的全行业共同探索、推进和创新。