基于5G网络的基站电源建设发展研究

汤之玮

（广州广杰网络科技有限公司，广东 广州 510310）

1 5G网络的基站电源建设需求分析

1.1 基站电源系统构成

基站电源系统构成如图1所示，主要由直流供电和交流供电两部分组成。直流供电主要包括一组（或两组）蓄电池组和高频开关组合电源（包括直流配电单元、整流模块以及监控模块）两部分。交流供电包括交流配电箱、一路市电、浪涌保护器以及发电油机等。经发展建设后，我国联通、移动以及电信分别建立了自己专属的无线通信网络。在无线通信网络的统一基站中，多制式共存。2G、3G、4G以及5G多系统共存，为保证通信网络的稳定运行提供了科学的电源系统支持。

1.2 5G基站典型场景的电源需求

5G网络初期的基站建设主要采用CU和DU合设+AAU的设备方案，即在基站侧采用BBU+AAU单元的建设模式。在5G基站的室外机柜或机房内安装相应的BBU单元，而室外主要安装大规模的天线阵列AAU单元[1]。在5G通信技术的发展中，因为MIMO技术的引入导致了BBU能耗的激增，和4G相比提升超过2倍。同样，AAU能耗在4G通信技术上增加了2～3倍。

图1 基站电源系统构成图

2 基于5G网络的基站电源建设改造流程分析

2.1 基本数据搜集

5G网络基站电源相关基础数据的搜集主要包括4部分内容。

2.1.1 存量基站租户数据梳理搜集

根据当前存量基站的运营商情况进行相应梳理和总结，制定相应的图层，并依据运营商网络结构进行存量站5G系统需求数量的分析和判断，从而确定准确需求以避免出现超配问题。

2.1.2 运营商自留站数据梳理整理

运营商自留站的整理主要依据当前存量站产权进行，对铁塔产权基站和运营商自留站进行相应梳理。

2.1.3 蓄电池和开关电源数据梳理整理

蓄电池和开关电源数据梳理整理需要登录资管系统，相应提取与分析存量站点的开关电源型号。另外，需要搜集整理存量站点的数量、电池容量和类型以及整流模块等信息。

2.1.4 直供和转供电数据梳理搜集

该项工作的开展主要以物业中心相关电费的收缴记录为主，搜集和整理转供电站点的相关明细进行备用。

2.1.5 三相电和单相电数据梳理搜集

该项工作的开展需要登录运维监控系统，在系统中导出相应的交流输入线电压监控值，以判断三相电和单相电的接入情况[2]。

2.2 电源配套改造测算流程

电源配套改造测算流程如图2所示。

图2 电源配套方案改造测算流程图

本文深入分析和整合基于5G网络的基站电源建设改造，具体流程包括以下内容[3]。

（1）根据当前4G建设情况和5G网络需求情况，确定目前5G系统和基站的基本情况，以期能够为电源配套建设提供基础数据。

（2）对不同运营商的5G生产设备相关厂家进行调研，了解其生产的产品类型和生产能力。

（3）5G网络的基站电源建设前，必须在需求的基础上明确峰值功耗、典型功耗等。

（4）根据5G网络运行需求，分别确定开关电源容量需求，并根据备用电需求确定电源系统中的备用电源容量。

（5）基于容量测算和需求分析，确定新增开关电源还是扩容整流模块，最终确定符合实际的方案。

（6）实行市电容量测算，分析建设是否合理、科学。

3 基于5G网络的基站电源改造建设的具体实施方法

3.1 外市电改造

在外市电改造过程中，需要分析和考虑其容量需求，如电池充电功率、机房内设备功耗以及照明和空调功耗等。目前，外市电常规容量一般在19～20 kVA，5G系统发展中一般要求外市电容量在10 kVA左右。但是，外市电冗余量明显不足，不能满足5G网络建设需求，因此需要进行科学改造。改造中为满足变压器容量的要求，需要优化其引接线直径，科学更换不满足要求的铝缆和电缆。单相电一般需要改造为三相电，以满足要求。科学改造原本住宅小区的配电箱时，建议采用变压器进行引接操作[4]。当引接线满足要求但设备变压器不满足要求时，需要新建一路外市电，并且配备科学系统进行改革，包括开关电源系统、新增交流配电箱等。当引接线直径和接火点均不满足要求时，一般通过新建配套电源和新建外市电实现改造。

3.2 交流配电箱改造

目前，基于4G网络的交流配电箱规格一般为380 V/100 A和380 V/60 A两个规格，对应的最大市电引入引入流量为37.3 kW和23.5 kW。380 V/100 A的交流配电箱能满足5G网络建设需求，可以在该配电箱下新增3套5G系统，因此无需进行改造。但是，380 V/60 A仅仅能满足2套5 G新增系统需求，需进行科学扩容改造。另外，联通在5G网络建设中要求新增3个16 A交流输出空开，实际改造中需结合客户需求进行改造。

3.3 组合开关电源改造

选择引入扩容模块进行扩容，扩容整流模块需要和原模块型号等保持一致。考虑通过新增整流模块进行扩容时，若出现整流模块停产情况，可以考虑新增开关电源或者替换开关电源的方式进行改造。扩容后，如果仍然不能满足5G基站电源的建设需求，建议采用新增或替换开关电源的方式进行科学改造。此外，对于剩余端子不足但组合开关电源满足要求的情况，建议通过新增直流配电箱的方式进行改造。

3.4 蓄电池改造

从目前4G网络建设现状来看，常规存量站中的蓄电池容量一般在300～600 Ah[5]，而5G网络建设背景下对系统电源容量提出了更高要求，一般要求在400～500 Ah范围内。如果传统的蓄电池容量存在配置不足的情况，则需要进行一定改造。在扩容空间充足的情况下，可以考虑通过直接扩容的方式改造蓄电池，但需要综合考虑承重问题。在基站内部没有足够扩容空间的情况下，可以考虑更换蓄电池，通过提升蓄电池的容量和性能以满足要求。在基站的室内和室外均没有足够扩容空间的情况下，建议在室外增加相应的额外室外柜，用于存放蓄电池。此外，对于基站内外空间都比较紧张的站点，可以考虑更换电池，建议将现有的铅酸电池更换为梯次电池。因为梯次电池与铅酸电池相比容量大大提高，提高了1.5～2倍。

3.5 机房空调改造

因为5G网络背景下设备功耗较大，导致机房内温度较高，因此需要控制温度以保证设备的稳定运行，一般需要将温度控制在5～30 ℃。在改造机房空调的过程中，需要计算基于5G机房相关设备的功耗，确定机房中空调的制冷量需求，然后根据计算得到的相关需求进行空调选型，最终确定空调的科学配置和改造方案。当5G网络相关设备负荷超过5 kW时，建议选用2台及2台以上空调；当相关设备负荷超过9 kW时，建议选用2台3P空调，以保持温度恒定（应避免选取1台5P空调）。

4 结 论

5G基站的建设主要会受到接入机房和传输容量等问题的影响。2020年以前的5G基站以存量站点叠加为主，因此部署5G电源时要充分考虑现网站点电源的扩容和场景改造，最大限度地利用旧网资源，简化部署流程，降低能源投入，同时为5G网络的稳步提升提供重要依据。