5G对电源配套设施的影响及应对措施

杨 振

（华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310052）

0 引 言

随着信息化技术的快速发展，第五代移动通信技术即5G应运而生，其主要的性能目标是实现数据高速低延迟传输、节能降耗以及大规模设备的可靠连接。在对5G技术进行普及的过程中存在一些问题，主要体现在基站设备的配置方面，尤其是现有4G基站的电源配套设施无法满足5G通信的需求，必须及时对其进行优化改造。

1 5G技术的特点

相较于传统的3G与4G网络，5G网络具备更高的数据传输速率和更短的响应时间（低于1毫秒），能为用户提供更好更优的网络通信服务。此外，5G网络的容量很大，可以提供千亿设备的连接，有效满足物联网通信需求，大幅提升流量密度和连接密度，具备更高的系统协同化和智能化水平[1]。对比4G承载网结构，5G承载网结构的变化如图1所示。

图1 5G承载网架构的变化

5G网络是在4G网络的基础上演变而来，在原本室内基带处理单元（Building Base band Unite，BBU）和遥控射频单元（Remote Radio Unit，RRU）架构之外，创建了CU、DU、AAUC等全新架构，其中有源天线单元（Active Antenna Unit，AAU）是在天线端借助射频模块与天线的联系而产生的网络结构。在5G推广初期，可以采用CU/DU联合AAU的方式，在发展过程中根据实际供求关系，朝着CU、DU以及AAU这3个不同的层面发展[2]。当前，我国5G主流厂商设备的功耗如表1所示。

表1 5G主流厂商设备功耗

2 5G对电源配套设备的影响

2.1 对电池配置的影响

电池可以保证5G基站设备的持续运行，但是目前很多5G基站依然是沿用4G基站的电池配置，导致其并不能很好的满足5G基站中大功率设备的运行需求[3]。相较于4G网络，5G网络的能量损耗偏高，如果继续使用之前的电池配置，则会引发设备的折损问题。此外，电池长期超负荷运行，会导致设备过热，给系统带来安全隐患。因此，配置5G基站的电池时，需要充分考虑设备运行的现实需求，不能盲目选择。例如，根据5G基站周边的环境条件，选择铅酸电池或磷酸铁铝电池，若地面条件有限，则优先选择磷酸铁铝电池[4]。

2.2 对开关电源的影响

开关电源能够调节控制电路中的电流，优化电流分配，改善5G能耗偏高的问题。开关作为电源系统的关键组成部分，能够对直流电进行合理分配，为不同的设备提供不同的电流，确保其能够实现稳定运行。现代城市电力系统中传输的是交流电流，各类发电机配备的同样是交流电流，而蓄电池以及多数通信设备运行需要的是直流电流，通过合理配置开关电源能够满足不同设备对于电流类型的不同需求，保证设备安全运行[5]。在实际应用中，开关电源具备配电、整流以及电池管理的核心功能，而在现网改造过程中，受自身容量、电源模块以及空开端子数量的限制，开关电源并不满足实际需求。在考虑充电电流的情况下，5G系统的直流负荷需求可以达到150 A[6]。

2.3 对外市电配置的影响

5G需要更多的电容量，通讯运营商在推广5G的过程中要对电容量进行改造，通过套用电容量需求公式计算实际需求的电容量，然后做好电容量的扩容工作。5G网络在运行中需要消耗较多的能量去维持优越的通信效果，而基站每增加一个功能，其对于外市电量的需求都会增加，为了降低基站升级改造的成本，可以对相关设备进行共享，在完成一个基站的改造后带动周边多个供电设备的共享，借助共享电容测算的方式获取每一个基站需要配备的电容数量，再根据改造地点的不同选择相应的外市电改造方法[7]。如果是在现有基站的基础上扩容改造，可以在关键位置增加变压器或电流开关以获取更多电容量，也可以在变压器或开关位置引入外市电设备，引入的电缆要同时满足载流量、压浆以及机械强度等方面的要求。根据相关技术标准，通信电源设备在使用交流供电的情况下，设备电源输入端子位置测量得到的电源允许变动范围应该在额定电压值的-15%～10%之间，如果拉电难度大且用电费用高，则可以借助直流远供设备供电。

3 5G对电源配套设备影响的应对措施

3.1 优化电池配置

5G网络功能的实现需要更多电能作为支撑，因此建设基站时需要做好电容扩充工作，合理选择电池的规格，避免不同规格电池相互影响。如果将铅酸电池和磷酸铁锂电池混用，两者在性能方面存在巨大差异，则很容易出现设备损坏的问题。电池容量如果过大会导致电能浪费，容量过小则会导致设备无法正常运行，因此需要结合实际情况进行选择。电池优化配置过程中，应该做好资金控制，尽可能以较低的成本来获取最高收益。对一些性能优越但是容量无法满足要求的电池，可以设置相应的电池合路器或者引入梯次电池。对于受到基站空间限制且容量不足的电池，可以将其改造成梯次电池，在改造的过程中需要明确最大限流范围[8]。

3.2 优化开关电源配置

合理使用开关电源可以对一些电池性能优越但是电容量不符合规定的蓄电池进行改造，有效控制其蓄电能力，实现对交变电流和直流电流的分配与控制。在对开关电源进行优化配置的过程中应当考虑配置数量，1个开关电源控制10个以上的电源模块，通过这种方式能够实现对电能的优化配置，节约资金成本。随着5G通信的普及，通讯运营商需要对大量的4G基站进行改造，选择科学的改造方案，能够在保证改造效果的同时，减少资源浪费问题，推动5G技术普及应用[9]。

3.3 优化配置外市电

外市电的优化配置任务繁重，相关人员必须对其足够重视。在传统基站中，市电容量主要取决于通信设备、蓄电池以及空调设备的最大负荷值之和，可以引入市电削峰技术来降低负荷数。此外，电池充电尽可能避开用电高峰，以免引发停电问题。外市电改造所需的费用不高，技术简单，可以有效缩短改造所需的时间[10]。

4 结 论

总而言之，在5G时代，通信速率的增大给人们的日常工作和生活带来了很大便利，对电源配套设施也提出了更高的要求，有关单位要做好电源的优化改造，以更好地满足设备运行需求。