現網5G基站電源配套改造的研究與應用

王海峰

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

1 5G網絡應用特點

1.1 5G網絡主設備特點

5G通信技術是在4G通信技術的基礎上發展起來的，因此4G通信技術是5G通信技術的基礎。5G網絡中使用的無線接入網架構是在傳統4G網絡架構基礎上演變而來的，為集中單元、分布單元以及有源天線單元三級結構。5G網絡通信技術使用的天線為射頻模塊和天線一體化集成模式。在5G網絡架構的建設與使用過程中，經歷了建網初期與中后期兩個階段。在不同階段，它的結構存在一定的差異。例如，隨著大規模物聯網等新型業務需求的增加，主設備架構也會發生一定的變化。在建網初期階段，一般會選用CU/DU合設與AAU的結構，而到了中后期階段，需要采用CU、DU以及AAU的三級結構[1]。在網絡升級結構的變化過程中，主設備的體積、重量以及一些功率值都會隨之發生變化。在當前5G通信技術快速發展的過程中，相關部門必須要在參與5G項目建設時關注AAU尺寸、重量以及功率等各種參數，通過對各種不同類型設備的研究來掌握網絡主設備負荷的影響因素，進而采取必要的控制措施降低干擾。

1.2 5G網絡特點

5G網絡在實際應用過程中為保障正常使用，往往需要使用其他的一些新型技術，如多輸入多輸出系統和C-RAN技術。這些技術在具體應用過程中存在局部頻率重復使用和智能微小分區等問題，因此對5G基站參數提出了更高的建設標準。在實際的網絡系統運行過程中，數據傳輸與存儲時不僅需要考慮基站位置和分布數量的因素，還需要考慮一些干擾和能效等因素[2]。對比5G通信技術與4G通信技術發現，5G通信技術的網絡功能、參數以及算法都得到了有效改進與提升。相關企業在5G網絡的開發過程中，必須要科學控制成本，在技術改進和設備引進的基礎上，實現現網基站電源的配套改造。

2 現網基站電源配套核算及面向5G改造建議

5G網絡下，現網基站配套設施必須要滿足技術發展的實際需求。在整個運行過程中，現網基站配套設施主要包含交流市電引入線路、油機發電機組、交直流配電設備、整流設備以及蓄電池組等，如圖1所示。

圖1 基站電源配套結構示意圖

建設5G基站時，由于需要使用的各種設備數量相對較多，且這些設備在運行過程中存在較高的設備消耗，因此現網基站電源配套已經無法滿足5G基站的建設要求，必須要在其基礎上實施相應的改造。根據相應的改造要求，如果僅僅考慮一處基站新增5G的前提下，外市電需改造站點、交流配電箱以及空調等，改造占比分別在26%、18%以及25%等。

3 5G對電源配套系統的影響及改造

3.1 電池的配置

在現網5G基站電源配套的運行過程中，電池是其構成的關鍵。只有保障電池的改造效果，才能夠維持不間斷的供電，進而使5G網絡穩定運行。當前，5G通信技術尚處于發展的初期階段，很多地區的5G網絡采用的電池依舊為傳統的4G電池裝置。由于條件限制，4G電池裝置難以滿足5G網絡發展的技術需求。在整體運行過程中，由于5G網絡的能耗非常大，若采用4G電池裝置，將會給相應的設備造成嚴重危害。因為電池長期處于超負荷運轉狀態下極易出現過熱問題，引發嚴重的安全事故。在電池安裝配置的過程中，需結合5G通信技術對現網基站電源配套的基本要求合理選擇和應用電池，使電池的負荷能夠充分滿足日常需求。在對電池實行改造時，還應當結合附近的環境情況選取電池類型。

3.2 開關電源的配置

開關在整個網絡系統中發揮著重要作用，可以實現對電路中電流變化的科學控制，根據系統對電流的具體需求合理分配電路中的電流資源。在現網5G基站電源配套改造的過程中，開關電源的配置與改造極為關鍵。通過科學的開關電源配置，可以有效降低5G基站運行時的能源損耗。電源開關的存在能夠科學控制電流流向，科學分配交直流電，使得不同的設備可以在開關電源的控制下維持其正常的運轉。城市中，居民用電一般為交流電流，發電機的電流卻大多為交變電流，而蓄電池類的又為直流電流，且絕大多數的通信設施設備為直流電流。因此，在實行開關電流的配置與改造過程中，必須要明確各種設備所需的電流類型，進而實現相應的改造。開關電流的功能主要體現在配電、整流以及電池管理方面。現網基站電源配套改造的過程中，若受到開關電源總容量和電源模塊的限制，可能會導致開關電源改造難以滿足實際的需求。一般情況下，5G網絡系統下的直流負荷需求達到了150 A，其中含有充電電流。當現有組合開關容量和端子無法有效滿足具體需求的情況下，可以采用以下改造策略。第一，可以采用擴容整流模塊的方式。擴容后能夠滿足實際的使用需求，在此過程中需盡量保持擴容模塊與原有模塊的一致性。第二，若需增加的整流模塊已經停產，在開關電源的改造過程中，可以考慮采用替換或者新增開關電源的方式。第三，在擴容后難以滿足其實際需求，同樣可以考慮新增或者替換開關電源。

3.3 外市電的配置

5G網絡的運行過程中，對于電容量的需求量相對較大，因此傳統的電容量已經無法滿足當下的要求，必須要在傳統電容量的基礎上加以適當改造。在具體的改造過程中，為了保障電容量符合需求，需直接調用相應的公式進行計算，并適當采取必要的方式擴大計算得出的電容量。相較于4G網絡環境，5G網絡會消耗更多的能源來確保通信的穩定和正常。每處基站只要新增加一個5G功能，便會同步增加相較于原來2倍的外市電量消耗。為了減少改造期間的成本，應當實行有效的資源共享措施，通過資源共享準確計算所有基站所需配置的具體電容量[3]。通常狀況下，對于不同的改造地點需實施不同的外市電改造措施。如果在實際改造過程中需對原基站進行擴容改造，可以在相應的部位添加一些其他裝置來實現。例如，將重點部位增設變壓器和電流開關提升其電容量，也可在對應的變壓器與開關部位設置外市電設備以增加電容量。在將外市電低壓引進電纜時，應當要符合載流量、壓降以及機械強度等需求。相關的標準中明確提出，通信電源設備若采取交流供電，則設備電源輸入端子處測量電源的合理變動范圍為額定電壓值的-15%～+10%。若是在設計期間存在取電費用太高和拉電困難等問題，則在實際運行過程中需選用直流遠供設備實現供電。

4 現網5G基站電源配套改造的相關策略

4.1 電池的有效配置

電能是5G功能實現的基礎。在實際的建設過程中，為滿足系統的運行需求，需進行適當的電容擴充。通過科學選擇電池規格，能夠避免各種不同規格電池使用時的相克現象。例如，磷酸鐵鋰電池與鉛酸電池在使用時不能夠混合使用。如果在使用過程中出現了不同類型和規格的電池混用情況，可能會造成設備的損壞。電池電容的選擇要遵循合理性的原則，避免過大或者過小。一旦電容過大，將會導致電能浪費，難以維持資源的合理應用，而電容過小將難以保障設備的正常運行，嚴重的甚至會造成設備損壞。在電池的配備過程中，必須要嚴格加強資金的科學控制，盡量以最小的成本獲得最大的經濟效益。在電池的配備過程中，相關人員必須要對比分析停電數據，根據統計的數據進行相應的資金投放與控制。電池配置需利用模塊化實現擴容，在資金控制的基礎上滿足電池擴容的需求。在電池之間的相互連接方面，相關人員需密切關注與之相匹配的電流圖，分析二者之間的兼容性，通過對充電與放電狀態下的電流和電壓峰值統計與計算，保障電池擴容的合理性，避免出現雪崩效應。

4.2 開關電源的創新運用

現網5G基站電源配套改造過程中，開關電源的改造極為重要。在開關電源的改造過程中，必須要從實際需求出發，保障現網基站電源配套設施的完整性。開關電源的使用可以提升和改造電源的性能，科學控制電流性質，使得在5G網絡的運行過程中，開關電源能夠根據實際需求科學分配交變電流與直流電流。開關電源的改造過程中，必須要嚴格遵守相應的配置原則。對于超過10個以上的模塊，需要配備一個開關電源來加以控制。隨著5G通信技術的快速發展，必須要在原有基站的基礎上，加強對開關電源的創新與改造。

4.3 外市電的創新解決

外市電改造是現網5G基站電源配套改造的重點。外市電改造相對復雜，在整個改造過程中，常常會耗費較大的人力和物力資源。為保障外市電改造的合理性，相關人員在改造過程中必須要加大對改造環節的分析與研究，統計與分析專業的數據。外市電的改造效果將會影響基站的穩定運行。傳統基站市電容量一般為通信設備、蓄電池充電以及空調的最大負荷的總和。若要降低負荷數，可以采用市電削峰技術。高峰期時，要盡量避免對電池充電，否則極易發生停電現象。外市電改造過程中，成本費用投入相對較低，更適用于偏遠地區，有效緩解資金壓力。

5 結 論

近年來，隨著5G網絡的日益普及，5G技術發展日益成熟。為滿足網絡需求，必須要加強現網5G基站電源配套改造，保障基站內的相關設備設施能夠符合實際需求，促進5G網絡技術快速發展，推進移動網絡的進步。