基于滿足5G網絡建設的機房動力配套及改造方案分析

孫大禹

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

5G建設是現代信息傳輸發展至全新階段的重要標志，對于科技的發展具引領作用。目前5G已進入大規模的設施建設階段。與4G比較，5G的功耗、頻段、動力、機房均不大相同，需做諸多改進，這些問題是運營商需克服的難題。

1 5G網絡建設結構及技術特征

1.1 5G（SA/NSA）組網方式

5G的組網一般有2種方式，一種是SA，另一種是NSA。SA組網采用的是新增一套5G系統的方式，增加了5G基站及5G核心網。便于順利自4G延展。而NSA是將現有的4G作為5G的覆蓋，將5G的NR作為容量層。

在此種情況下，4G與5G的網絡不用互相影響，同時4G與5G也可以實現業務互通。5G也可以對4G進行連接，但是需要基站支持4G與5G。

1.2 5G基站傳輸架構

5G基站在頻率、傳輸結構以及建設中均與4G基站有很大的區別。5G的傳輸是以4G的結構BBU為基礎，以及RRU演變為CU、DU和RRU/AAU來實現。例如，在RAN的信息組網中，4G的信息傳輸是RRU到BBU回傳，而5G可以將4G任何傳輸信息經5G傳輸完成。

1.3 5G的設備參數

現如今，我國實現了在國際上4G與發達國家的并排前行，在5G上實現趕超的情況。許多企業對于5G有了更為深入的認識，紛紛對5G展開研究，對于5G的標準也隨著各專業人士的研究不斷深入，制定了各種標準范圍，各個廠家的參數需符合《互聯網大會》上3GPP r15中massive MIMO研究標準頻率，即在3.5±1000 GHz的頻率頻段。

1.4 建設要求

5G通信對未來的經濟發展有重要意義，通信基站建設對5G通信有巨大影響。4G的通信由于技術的限制，最高僅對75 Mb/s的運輸效率提供，隨著人們對手機性能需求越來越大，通信技術也需進一步提高。5G通信主要存在技術不穩及信號覆蓋面較低的問題，這些問題對5G商業的存在消極影響。為解決5G信號覆蓋面積小的問題，需要大規模鋪設天線技術，5G的傳輸速度雖然很快，但由于其本身的頻率和效率較低，因此需要超密集的組網。依照此類問題，5G基站的建設需要大規模的密集基站以及空間。5G的機房配置能完全發揮自己的作用，在建設相應的基站時，能對5G的信息傳輸水平增強。

5G是社會公共資源，公共資源的建立是為滿足公眾的需求，故對于5G的關注度目前日趨深入。5G基站建設中，對于整體城市建設有著很高的依賴性[1]。

（1）由于5G基站的傳輸范圍有限，需要大量的基站對信號進行傳輸，在5G基站建設中要對城市的資源進行評估，列出可以建設基站的地域以及評估資源，并對可建設的地域進行地址選取。

（2）在5G建設中，基站的建立具一定經濟性，盲目的建設不僅是對企業資源的浪費，也是對社會資源的侵犯。在前期的5G實驗建設中，由于不同時期對5G的研發也在進行，運用新的技術手段對于5G有著特別重大的影響。之前講到5G的建設需要較多基站的鋪設，于是基站的經濟耗費也非常巨大，對于5G建設，機房以及外電的配套均需要進行有效控制。

（3）5G作為一種電磁波，可對人們生活產生一定影響。如何保證基站建設的合理性，并為后期維護提供方便，在地址改造上也有較高的要求。5G基站的安裝有著許多的線路，關乎許多線路的融合。引入天線以及機房的安裝，是保證5G基站在建設中減少不合理因素的關鍵[2]。

2 5G的機房電源配套及改造方案

2.1 方案制定

2.1.1 功 耗

在5G基站實驗中得知5G的功耗比4G的功耗要高很多。對于此類功耗問題，對5G的電源建設而言，也一種極大的挑戰。如何保證5G基站的電力供應，一直是5G基站建設中重要的問題。電力是保證5G設備正常運行的重要活力。

2.1.2 電力部署方案

大部分基站電力不足時，采用基站電源擴容。基站的電力容量在30 kVA左右，而傳統2G、3G和4G的電力容量均在10 kVA左右，對于5G的的電容量滿足有著較大區別。故在電力擴容方面，需要對現有的市電進行改造。

2.1.3 電力改造方案

改造原有的電線線路和不符合需求的設備，更換變壓器，改造電線線路，增加先進的電力設備。引入外電，在原來的線路上接入另一條電路來滿足額外的設備用電[3]。

2.2 5G的電力供應

改造方案需按照5G建設的需要進行。引入的線路和更換的電路零件都要結合當前的電路，在滿足5G基站建設需要的條件下，對于原有的電力供應均要盡量避免。綜合考慮配電的情況、外電的接入以及居民的用電情況，設計經濟、有效且穩定的供電線路。目前，大部分電站的電力傳輸站均為380 V電力傳輸設計，對于引入的電力以及現有的電力是否能滿足，為5G基站發展要求。

（1）在滿足電力的供應下，不需要更換改造站點的電力設備。

（2）在沒有滿足電力供應時，考慮是否安裝變壓器，或加一條備用電路。

（3）電源的安裝需要結合原有的負載電路及新增的用電設備，確保能有效地控制5G基站，方便后期的基站維修。

（4）對于開關電源的選擇，如果現有的站點模塊滿足5G網絡需求，則只需擴大整流模塊。若現有的條件不能滿足開關電源，就需要替換原有的整流監控單元。不需要進行割接改造。如果現有的熔絲滿足不了5G電站的使用，還需要更換或加裝熔絲。

2.3 蓄電池應急設施

電力設備的運轉要保證電站在緊急情況下的運行，蓄電池所起的保障作用也必不可少。在停電情況下，蓄電池一般能保證設備正常運轉3 h，設備運行需要蓄電量為300～400 Ah的蓄電池，選擇新型鋰電池，對于建設空間有著很大的優勢。電池的容量選擇根據基站的情況決定，一般蓄電池的放電量只能達到50%甚至更低。根據以往的基站數據報告得出，現有的基站蓄電池的應用在40%以下，這對蓄電池的性能有著很大的影響，需要后期檢查與維護，還需對基站的蓄電池成本進行考慮，適當減少蓄電池的配置，降低基站建設成本[4]。

2.4 5G機房電源建設

基站的建設基本需要2個機柜，1個為5G系統的放置柜，1個為蓄電池的放置柜。另外，外置天線需要占用的安裝空間大約在10 U左右。

（1）現有的機柜現狀。通過調查目前4G的機柜行點，較多的機柜均不符合標準，甚至不能滿足5G設備的正常運轉。常見的問題包括無法滿足設備散熱、部分的設備（新增的電力設備或蓄電池）無法安裝到機柜等。

（2）解決方案。對于5G機房的無法滿足現有或5G基站需求的情況，均需要進行改進。大部分5G設備直接安裝在機上，部分的安裝在機柜墻上。可以通過增加機柜箱，滿足機柜的5G基站安裝，也可拆除淘汰的設備以滿足安裝空間，許多設施在研發中已經出現一體化的設備，能夠將機柜的空間使用達到最大的效率。主設備安裝完成后，需要對輔助設備的安裝進行調試，結合機房的空間使用情況可以安裝照明和降溫設施。隨著地方空間的價值越來越高，對機柜的合理性、安裝以及后期的維護成本進行考慮，許多設備都向一體化發展，一體化機柜可有效地利用空間，并對后期檢修及維護創造良好條件。

（3）異常問題解決。a.如果機柜空間有限，但旁邊地方有空余，可增加設備柜或其他機箱。b.機柜的電源不能滿足當前的基站需求時，需新增一個嵌入式電源為5G設備供電，或者是電池容量不足時，需要對電站的安裝以及歷史用電數據進行參考，亞改造現有的蓄電池，進行擴容或更換。c.機柜的冷卻效果影響到機柜內的設備時，需要對機柜進行改造，在新增其他的電力設備時，對空氣的流動等都有一定的要求，以保證設備不出現過熱現象[5]。

2.5 5G室內建設

根據國家工信部要求，5G運營在室內采用不同的頻率，對于5G基站的建設提出了新要求，需要建設不同的基站設施。5G中有源室分和無源室分會同時存在，有源室分主要應用在大容量場景中，無源室分因為成本較低在高鐵等移動載體上發揮著共享覆蓋作用。兩者結合可降低5G設施的成本，滿足不同地方的需求，并能增加性能，達到對基站的要求。傳統無源室分和現階段有源室分的區別如表1所示。

表1 傳統無源室分和現階段有源室分區別

3 結 論

5G基站的建設，包括機房以及其他基礎設施。需改變傳統的建設習慣，簡化基站的建設方案，建立新型的基站建設理念，以提高資源利用率且降低建設成本。5G建設是推動信息化社會的重要手段，對5G基站的研究，重在對基站內部優化配置技術掌握，以推動5G基站建設，實現5G商業化進程。