5G时代通信电源系统的挑战和解决思路

梁 军

（泗水县融媒体中心，山东 济宁 273200）

1 5G网络发展概述

5G网络的快速发展使通信设备出现了极大变化。5G网络比4G网络具有更强的应用优势，除了提高智能终端设备的运行速度外，可以减少时延，提升通信连接的稳定性和可靠性，为通信行业的更新与发展提供了可能。现阶段，5G网络在运行过程中的成本不断降低，系统容量也在逐渐扩大，为相关设备的大规模连接奠定了坚实基础。

在5G网络发挥作用的过程中，主要涉及增强移动宽带（enhanced Mobile Broadband，eMBB）、大规模机器通信（massive Machine Type Communication，mMTC）以及超可靠低时延通信（Ultra Reliable Low Latency Communication，URLLC）3种应用场景，这是5G通信电源系统在优化过程中需要重点关注的内容。在5G通信电源系统的分析过程中，需要根据云办公、高清语音和高清视频的发展情况全面掌握5G技术的应用优势。随着网络容量不断提升，5G通信电源系统的发展与应用除了可以满足智能城市发展需求，也可以促进物联网技术的完善发展，推动交通、医疗以及工业自动化等数字化发展，为提高连接场景的可靠性，满足时延性需求提供可靠保证[1]。

2 通信电源系统应用问题

现阶段，通信电源系统的运行水平受通信设备功能影响相对较大。因此，在系统运行时，要按照稳定性与可靠性要求保证设计方案的合理性。在通信系统运行时，如果内部有设备存在故障，就会直接影响系统的稳定性，若这种影响为局部性影响，则被称为基础故障，一旦发生故障，需要对相应的设备采取有效解决才能够实现故障修复，促进系统完善。但是如果出现的故障非局部故障，则会影响系统的稳定运行。针对非基础性故障，无法单纯利用应急手段解决问题，通信电源系统无法正常运行。为了从稳定的通信系统这一角度出发进行设计，需要发挥备用电源的作用，利用备用电源与备用设施之间的有效配合，可以保证系统的运行状态，方便通信系统备用电源直接与市电连接。

配置备用电源时，需要根据电源系统的运行情况进行优化设计。在通信系统试点运行过程中，如果出现问题则可以利用备用电源保证系统运行的稳定性。除此之外，由于设备在运行时的电压变化比较频繁，稳定性不足，特别是交流电压的波动相对较大，会对电源系统的稳定性产生影响，因此需要发挥稳压装置的作用，保证系统的稳定性[2]。

3 5G电源系统构成

基站建设中，直流与交流供电作为主要的电源系统在应用中存在一定差异。保护器、交流电、市电引入是交流供电系统的主要组成；而直流供电包含传输设备、蓄电池组合、开关电源等。布设5G通信电源系统时，基站设备主要利用有源天线单元（Active Antenna Unit，AAU）与室内基带处理单元（Building Base band Unite，BBU）进行建设。安装AAU设备时，还要考虑大量天线列阵性能，合理应用多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技术，保证BBU单元与AAU单元的消耗功能处于优良状态。此外，利用5G技术时，为了保证系统稳定运行，需要增加电源设备，可能会使机房消耗功率上升[3]。

4 5G通信电源系统存在的问题

为了保证通信电源系统与发展需求相适应，对网络组网架构进行有效调整，严格按照相关要求开展供电系统的设计工作，并全面掌握通信电源系统的各种标准，在选择过程中可以从5G通信电源系统的具体情况进行分析。

5G通信电源系统设计与建设过程中存在的主要问题包括：（1）在站点数量增加的情况下，引入站点电力的难度比较大；（2）电源需求逐渐增加的状况下，对电源系统进行扩建的难度比较大；（3）机房空间有限，扩容原有的机房空间会增加成本投入。这些都会影响供电的可靠性。5G通信电源系统组网架构的复杂度远远超过4G网络，为了确保连接设备的可靠性以及网络运行速度，必须确保创建5G通信电源系统网络架构具有较强的可行性，这也是未来通信电源系统发展的重要趋势。

如今，5G通信电源系统在应用过程中面临的主要技术难题是供电问题，但是对网络组网架构进行优化后，可以满足供电系统技术的高标准要求。在具体操作过程中需要从实际问题出发，采取有针对性的措施进行优化设计。例如，增加5G网络站点时，必须保证站点功能强大，尽可能扩大机房空间，才能够为系统扩建提供可靠支撑[4]。

此外，在5G网络技术影响下，域控制器（Domain Controller，DC）机房数量越来越多，为电压稳定运行提供了安全保障。5G网络业务内容更加丰富，质量更加优秀，更符合未来的智慧化生活需求，自动驾驶、远程医疗服务等都属于5G网络业务新内容。

5 优化5G通信电源系统策略

5.1 DC机房电源优化策略

现今，在5G网络快速发展的背景下，电源系统的发展规模越来越大，涉及的技术内容也越来越多，除了原有的集中化DC机房、区域化DC机房，边缘化DC机房更加丰富，其发展越来越迅速。从客观层面进行分析，为了提高5G通信电源系统的发展水平，必须构建更加丰富的DC机房。设计时需要利用不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）并机系统才能够确保主备用网元设备处于正常供电范围，避免出现掉电问题。在分析交流电供电模式时，需要对UPS/2N系统进行合理应用确保满足供电需求。

随着我国5G网络建设规模的扩大、发展速度的加快，在建设过程中提升了各网元的集成度，可以保证网络供电安全。在DC机房越来越丰富的背景下，为了保证供电系统的安全性，需要正确认识双电源系统的应用优势。一部分设备可以满足240 V/336 V需求，使用240 V/336 V高压直流电（High Voltage Direct Current，HVDC）完成供电系统的设计即可[5]。

5.2 无线侧电源优化策略

在优化无线侧网络时，除了传统2G、3G、4G网络站址外，还要增加5G网络站址。在建设中，为了保证综合效益，可以加强成本控制。控制改造周期时，需要保证网络经营效益，防止影响现有网络，对通信供电系统进行科学扩建。分析无线侧电源站点的问题时，要研究直流电源以及直流配电、备用电源等内容，确保分析结果的全面性与合理性。以此为基础，根据5G设备在运行中的负荷要求，全面分析不同属性站点。

5.2.1 室内站点优化策略

在无线侧优化过程中需要解决室内改扩建问题。

（1）如果在系统中有2个及以上开关整流模块空位，在空位改建时，必须增加2个以上开关电源整流模块，同时还需要对组合式开关电源进行科学设计，使用2块50 A整流模块进行设置，确保供电稳定。一旦蓄电池出现增容情况，还需要及时隔离控制单元，对电池进行合理设置。电力扩容容量在5 000 W以上时，要科学确定直流配电单元与空开的数量，确保与实际需求相符合。如果设计的系统散热能力不佳，则必须开展空调改造扩容处理。该改造模式难度较低，投入成本在合理范围内。

（2）在空位改建时，如果开关电源整流模块未超过2个，则需要对开关电源系统的容量进行充分考虑，根据蓄电池能够增加的底线值进行合理设计。此外，对5 000 W以上的电力扩容容量，如果散热能力无法达到站点的需求，也要对空调进行改造扩容。这种方式可以满足5G建设要求，但是成本相对较高，并且在增容器替换操作过程中必须对系统进行割接，实施难度相对较大。

5.2.2 室外站点优化策略

在室外站点改扩建过程中，需要对原有的电源系统插槽情况进行分析。

（1）如果存在插槽缺乏情况，AAU设备和BBU设备间距为80 m（10 mm2）、125 m（16 mm2）以下时要增加机柜，并配备嵌入式开关电源[6]。在机柜增加过程中还要考虑5 000 W以上电力扩容量，对机柜扩容空间预留的实际情况进行分析。这种改扩建方案的可操作性比较强，效率也相对较高，并不需要对现有网络设备进行割接和改进，也可以保证网络设备的正常供电，经济效益相对突出。

（2）如果空间限制有一定问题，无法根据电源系统的需求增设机柜，则原有空间可以设置5G设备，通过直接引电的方式获取电源即可。此外，AAU设备与BBU设备的距离超过200 m时也可以直接引出电源。为了保证供电的安全性，要对终端到主机连接服 务（Packet Assembler And Disassembler，PAD） 电源、电池进行合理设计，一般遵循就近供电原则，确保5G通信电源系统正常用电。这种供电模式不需要改造原有设备，更方便实现，PAD电源与设备较近，也可以保证供电效率[7]。

6 5G通信电源系统建设的发展趋势

在5G通信电源系统相关理论更加丰富的背景下，我国完成了多个5G试验点建设，现场试验也促进了5G通信技术的发展和更新。在应用5G通信电源系统时，相关技术体系越来越完善，如物联网技术体系、远程医疗技术体系、智慧教育体系等。这些体系会影响人们现有的生产生活与学习方式，利用5G业务提升人们的生活质量。此外，5G通信电源系统在不同程度上影响了人们的生活方式、工作方式以及移动通信方式，加强了人们与世界的联系，促使我国社会朝着数字化时代迈进。

5G时代，为了确保通信电源系统符合5G网络发展对供电模式的集中化需求，需要根据网络的新业务需求建设合理的分级体系，保证供电技术在应用中的精细化与完善化，科学控制网络运营成本，确保通信系统的应用效果[8]。

在5G技术越来越成熟和完善的情况下，需要根据发展实际对节能技术进行应用，从可靠性与高效性出发科学设计通信电源系统，提升5G通信电源系统的整体技术水平，加快推动eMBB、mMTC、uRLLC目标的实现，才能够发挥5G通信网络电源系统的应用优势[9]。创新通信电源系统时，电源系统越来越先进，在社会不同领域都有所应用，可以提高网络运行的可靠性，降低连接时延，根据用户的具体需求构建信息生态系统，确保人与人、人与物之间的有效联系，形成更加完善的大移动网络，使万物互联成为现实。这对于推动我国数字经济增长和繁荣，提升社会经济弹性，增强我国综合国力具有重要的现实意义。

7 结 论

在5G时代发展过程中加强通信建设至关重要。为了确保5G通信电源系统在运行中满足5G网络多样化、集中化、高速化的建设需求，需要对5G时代通信电源系统进行有效优化。在实际的优化过程中，根据5G通信电源系统应用问题加强DC机房电源、无线侧电源优化管理工作，实现精细化供电，从而确保5G技术能够充分发挥作用，推动我国5G技术的进一步发展。