基于满足5G网络建设的机房动力配套及改造方案分析

孙大禹

（吉林吉大通信设计院股份有限公司，吉林 长春 130012）

0 引 言

5G建设是现代信息传输发展至全新阶段的重要标志，对于科技的发展具引领作用。目前5G已进入大规模的设施建设阶段。与4G比较，5G的功耗、频段、动力、机房均不大相同，需做诸多改进，这些问题是运营商需克服的难题。

1 5G网络建设结构及技术特征

1.1 5G（SA/NSA）组网方式

5G的组网一般有2种方式，一种是SA，另一种是NSA。SA组网采用的是新增一套5G系统的方式，增加了5G基站及5G核心网。便于顺利自4G延展。而NSA是将现有的4G作为5G的覆盖，将5G的NR作为容量层。

在此种情况下，4G与5G的网络不用互相影响，同时4G与5G也可以实现业务互通。5G也可以对4G进行连接，但是需要基站支持4G与5G。

1.2 5G基站传输架构

5G基站在频率、传输结构以及建设中均与4G基站有很大的区别。5G的传输是以4G的结构BBU为基础，以及RRU演变为CU、DU和RRU/AAU来实现。例如，在RAN的信息组网中，4G的信息传输是RRU到BBU回传，而5G可以将4G任何传输信息经5G传输完成。

1.3 5G的设备参数

现如今，我国实现了在国际上4G与发达国家的并排前行，在5G上实现赶超的情况。许多企业对于5G有了更为深入的认识，纷纷对5G展开研究，对于5G的标准也随着各专业人士的研究不断深入，制定了各种标准范围，各个厂家的参数需符合《互联网大会》上3GPP r15中massive MIMO研究标准频率，即在3.5±1000 GHz的频率频段。

1.4 建设要求

5G通信对未来的经济发展有重要意义，通信基站建设对5G通信有巨大影响。4G的通信由于技术的限制，最高仅对75 Mb/s的运输效率提供，随着人们对手机性能需求越来越大，通信技术也需进一步提高。5G通信主要存在技术不稳及信号覆盖面较低的问题，这些问题对5G商业的存在消极影响。为解决5G信号覆盖面积小的问题，需要大规模铺设天线技术，5G的传输速度虽然很快，但由于其本身的频率和效率较低，因此需要超密集的组网。依照此类问题，5G基站的建设需要大规模的密集基站以及空间。5G的机房配置能完全发挥自己的作用，在建设相应的基站时，能对5G的信息传输水平增强。

5G是社会公共资源，公共资源的建立是为满足公众的需求，故对于5G的关注度目前日趋深入。5G基站建设中，对于整体城市建设有着很高的依赖性[1]。

（1）由于5G基站的传输范围有限，需要大量的基站对信号进行传输，在5G基站建设中要对城市的资源进行评估，列出可以建设基站的地域以及评估资源，并对可建设的地域进行地址选取。

（2）在5G建设中，基站的建立具一定经济性，盲目的建设不仅是对企业资源的浪费，也是对社会资源的侵犯。在前期的5G实验建设中，由于不同时期对5G的研发也在进行，运用新的技术手段对于5G有着特别重大的影响。之前讲到5G的建设需要较多基站的铺设，于是基站的经济耗费也非常巨大，对于5G建设，机房以及外电的配套均需要进行有效控制。

（3）5G作为一种电磁波，可对人们生活产生一定影响。如何保证基站建设的合理性，并为后期维护提供方便，在地址改造上也有较高的要求。5G基站的安装有着许多的线路，关乎许多线路的融合。引入天线以及机房的安装，是保证5G基站在建设中减少不合理因素的关键[2]。

2 5G的机房电源配套及改造方案

2.1 方案制定

2.1.1 功 耗

在5G基站实验中得知5G的功耗比4G的功耗要高很多。对于此类功耗问题，对5G的电源建设而言，也一种极大的挑战。如何保证5G基站的电力供应，一直是5G基站建设中重要的问题。电力是保证5G设备正常运行的重要活力。

2.1.2 电力部署方案

大部分基站电力不足时，采用基站电源扩容。基站的电力容量在30 kVA左右，而传统2G、3G和4G的电力容量均在10 kVA左右，对于5G的的电容量满足有着较大区别。故在电力扩容方面，需要对现有的市电进行改造。

2.1.3 电力改造方案

改造原有的电线线路和不符合需求的设备，更换变压器，改造电线线路，增加先进的电力设备。引入外电，在原来的线路上接入另一条电路来满足额外的设备用电[3]。

2.2 5G的电力供应

改造方案需按照5G建设的需要进行。引入的线路和更换的电路零件都要结合当前的电路，在满足5G基站建设需要的条件下，对于原有的电力供应均要尽量避免。综合考虑配电的情况、外电的接入以及居民的用电情况，设计经济、有效且稳定的供电线路。目前，大部分电站的电力传输站均为380 V电力传输设计，对于引入的电力以及现有的电力是否能满足，为5G基站发展要求。

（1）在满足电力的供应下，不需要更换改造站点的电力设备。

（2）在没有满足电力供应时，考虑是否安装变压器，或加一条备用电路。

（3）电源的安装需要结合原有的负载电路及新增的用电设备，确保能有效地控制5G基站，方便后期的基站维修。

（4）对于开关电源的选择，如果现有的站点模块满足5G网络需求，则只需扩大整流模块。若现有的条件不能满足开关电源，就需要替换原有的整流监控单元。不需要进行割接改造。如果现有的熔丝满足不了5G电站的使用，还需要更换或加装熔丝。

2.3 蓄电池应急设施

电力设备的运转要保证电站在紧急情况下的运行，蓄电池所起的保障作用也必不可少。在停电情况下，蓄电池一般能保证设备正常运转3 h，设备运行需要蓄电量为300～400 Ah的蓄电池，选择新型锂电池，对于建设空间有着很大的优势。电池的容量选择根据基站的情况决定，一般蓄电池的放电量只能达到50%甚至更低。根据以往的基站数据报告得出，现有的基站蓄电池的应用在40%以下，这对蓄电池的性能有着很大的影响，需要后期检查与维护，还需对基站的蓄电池成本进行考虑，适当减少蓄电池的配置，降低基站建设成本[4]。

2.4 5G机房电源建设

基站的建设基本需要2个机柜，1个为5G系统的放置柜，1个为蓄电池的放置柜。另外，外置天线需要占用的安装空间大约在10 U左右。

（1）现有的机柜现状。通过调查目前4G的机柜行点，较多的机柜均不符合标准，甚至不能满足5G设备的正常运转。常见的问题包括无法满足设备散热、部分的设备（新增的电力设备或蓄电池）无法安装到机柜等。

（2）解决方案。对于5G机房的无法满足现有或5G基站需求的情况，均需要进行改进。大部分5G设备直接安装在机上，部分的安装在机柜墙上。可以通过增加机柜箱，满足机柜的5G基站安装，也可拆除淘汰的设备以满足安装空间，许多设施在研发中已经出现一体化的设备，能够将机柜的空间使用达到最大的效率。主设备安装完成后，需要对辅助设备的安装进行调试，结合机房的空间使用情况可以安装照明和降温设施。随着地方空间的价值越来越高，对机柜的合理性、安装以及后期的维护成本进行考虑，许多设备都向一体化发展，一体化机柜可有效地利用空间，并对后期检修及维护创造良好条件。

（3）异常问题解决。a.如果机柜空间有限，但旁边地方有空余，可增加设备柜或其他机箱。b.机柜的电源不能满足当前的基站需求时，需新增一个嵌入式电源为5G设备供电，或者是电池容量不足时，需要对电站的安装以及历史用电数据进行参考，亚改造现有的蓄电池，进行扩容或更换。c.机柜的冷却效果影响到机柜内的设备时，需要对机柜进行改造，在新增其他的电力设备时，对空气的流动等都有一定的要求，以保证设备不出现过热现象[5]。

2.5 5G室内建设

根据国家工信部要求，5G运营在室内采用不同的频率，对于5G基站的建设提出了新要求，需要建设不同的基站设施。5G中有源室分和无源室分会同时存在，有源室分主要应用在大容量场景中，无源室分因为成本较低在高铁等移动载体上发挥着共享覆盖作用。两者结合可降低5G设施的成本，满足不同地方的需求，并能增加性能，达到对基站的要求。传统无源室分和现阶段有源室分的区别如表1所示。

表1 传统无源室分和现阶段有源室分区别

3 结 论

5G基站的建设，包括机房以及其他基础设施。需改变传统的建设习惯，简化基站的建设方案，建立新型的基站建设理念，以提高资源利用率且降低建设成本。5G建设是推动信息化社会的重要手段，对5G基站的研究，重在对基站内部优化配置技术掌握，以推动5G基站建设，实现5G商业化进程。