現網5G基站電源配套改造的研究與應用要點構架

李曉東

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

5G在一定程度上代表了當前信息通信技術的發展方向，如構建物聯網、實現互聯網以及大數據等，對于推進我國科技發展至關重要。基于此，在改造建設5G網絡的過程中有必要深入研究與分析5G的特點與要求，挖掘具體改造需求，并結合實際情況制定一系列切實可行的改造措施[1]。

1 5G網絡應用特點

1.1 5G網絡主設備特點

5G通信技術的發展以4G通信技術為基礎。5G網絡中采用的無線接入網架構也是從4G基礎上演變過來的，主要包括3級結構，即集中單元、分布單元以及有源天線單元。建設與使用5G網絡架構多會經歷建網初期和中后期兩個階段，不同階段的結構存在明顯不同。隨著網絡升級結構的變化，相應的會改變主設備的體積、重量以及功率值等。5G通信技術發展過程中相關部門必須密切關注各種參數，諸如AAU尺寸、重量以及功率等，通過研究不同類型的設備來更好地明確影響網絡主設備負荷的因素，并在此基礎上采取一系列切實可行的措施來有效控制干擾[2]。

1.2 5G網絡特點

5G網絡的應用過程中通常會涉及各種新技術，如MIMO和C-RAN等，并且還會涉及到各項操作，如智能微小分區等，這些技術和操作對基站參數提出了很高的要求。在傳輸和存儲數據時通常會涉及到基站位置、分布數量以及精細規劃配比各種參數（干擾、能效以及下傾角等）等問題。站在整體角度上，相比較于4G網絡，5G網絡在網絡功能、參數及算法等方面都有顯著提升。相關企業需在節約成本的基礎上，認真分析5G網絡的特點，研究其與4G網絡基站的差異，并重視相關技術參數，引進更先進的設備，從而更好地改造5G基站電源配套設施[3]。

2 改造方向

在現網中設計GRS信號（小區專用參考信號），該信號直接關系到用戶介入性能和業務速率，但與5G網絡沒有關系，因此在測量網絡覆蓋率和業務能力指標時可以改為其他信號，如直接序列擴頻信號[4]。

在5G網絡中為幫助現網基站進一步提高垂直維度上的信號覆蓋能力和靈活性，可以借助Massive MIMO技術來實現，但引用這項技術會對現網的各種參數產生很大影響，諸如網絡整體覆蓋與干擾性等。基于此，有必要在現網基礎上結合各類Massive MIMO技術的天線建模。核算最佳配置參數時需參考當地的實際情況，如業務需求和地域特點等[5]。應用5G網絡的過程中有必要結合4G現網，并科學地采集、整理以及分析當前應用過程中的各種數據，如地圖和路測等[6]。今后5G網絡還會被應用到URLLC和mMTC等各種場景中，因此在現網改造過程中需充分考慮各種因素，如CU分離和DU集中等，方便以后能夠找到相適應的基站設備基礎[7]。5G網絡具有很高的精度與復雜度，為更好地完成改造工作，需改動現網中的天線權值設置，科學地調整高精度地圖和射線跟蹤模型。

5G網絡下，現網基站配套設施須與技術發展的實際需求相符。基站的運行過程包括諸多內容，如交流市電引入線路、交直流配電設備、油機發電機組、整流設備以及蓄電池等，其電源配套結構如圖1所示。

圖1 基站電源配套結構

5G基站建設過程中會用到各種設備，這些設備在運行過程中的消耗比較大，導致現網基站電源配套設施與5G基站的建設需求之間存在很大差異，需在此基礎上進行相應地改造。若只考慮一處基站新增5G，外市電需要對站點、交流配電箱以及空調等進行相應的改造，它們的改造占比分別為26%、18%以及25%。

3 應用要點架構

3.1 有效配置電池

電能是基站實現5G功能的一個重要物質基礎。建設過程中為滿足系統的運行需求，需要適當地擴充電容。為防止不同規格的電池在使用過程中出現相克的情況，需科學地選擇電池規格。在施工過程中混用不同類型和規格的電池會損壞設備，因此需嚴格按照合理性原則選擇電池電容，防止出現電容過大或過小的情況[8]。電容過大會浪費電能，無法合理地應用資源，而電容過小則很難支持設備正常運行，嚴重情況下還會損壞設備。此外，配備電池時還需科學地控制資金，確保能夠用最小的成本來獲取最大的經濟效益。相關人員需對比分析停電數據，并按照統計的結果來控制資金投放[9]。

3.2 電源配套改造測算流程

精細化設計過程中通常會涉及前期數據獲取、數據分析、容量測算以及方案制定與審核等因素。為準確地制定方案，需嚴格按照電源配套改造測算流程進行，如圖2所示。

圖2 電源配套方案改造測算流程

3.3 創新應用開關電源

開關電源是現網5G基站電源配套改造的一項重要內容。改造時必須立足于實際需求，保障現網基站電源配套設施的完整性[10]。通過改造開關電源可以進一步提高電源性能，實現對電流的科學控制，確保在5G網絡運行期間能夠按照實際需求科學分配交變電流和直流電流。改造開關電源時需根據一定的配置原則，針對10個以上的模塊，有必要配置1個開關電源。當前隨著5G通信技術的進一步發展，需在原有基站的基礎上進一步創新和改造開關電源[11]。

3.4 創新性的解決外市電

現網5G基站電源配套改造的關鍵在于改造外市電，這項改造相對來說比較復雜，改造過程中耗費的人力和物力資源較多。為保證改造的合理性，相關人員需要深入分析與研究改造環節，科學統計與分析專業數據。由于5G網絡運行過程中對電容量的需求較大，傳統電容量很難滿足要求，因此需要在傳統電容量的基礎上進行適當地改造。具體改造時為確保電容量與各項需求相符，可以直接調用公式計算，并可以采用合適的方式擴大計算，從而得出相應的電容量。通信穩定情況下，5G網絡比4G網絡消耗更多的能源。一般情況下，基站每增加一個功能，所造成的外市電量消耗便會同步增加原來的兩倍。為了減少改造的成本，需要采取一定的資源共享措施，以資源共享的方式來準確計算出全部基站所需配置的具體電容量，通常不同改造地點所采用的外市電改造措施也不同。實際改造過程中，如需擴容改造原基站，則需要將一些其他裝置適當地添加到相應部位。比如，將變壓器和電流開關增設到重點部位，這對于提高電容量至關重要，也可以將外市電設備設置到對應的變壓器和開關部位。在電纜中引入外市電低電壓時，需要滿足載流量、壓降以及機械強度等要求。此外，外市電的改造效果一定程度上與基站的穩定運行密切相關。傳統基站市電容量是通信設備、蓄電池充電以及空調最大負荷的綜合，為降低負荷數，需要借助市電削峰技術來實現。高峰時期需要避免電池充電行為，否則極易導致停電。外市電改造需要投入的成本費用不多，對偏遠地區更具適用性，可以有效緩解相關企業的資金壓力[12]。

4 結 論

隨著5G網絡及其技術的日益發展與成熟，為更好地滿足網絡需求，需要積極推動現網5G基站電源配套的改造，確保相關設施與實際需求相符，從而促進5G網絡技術的發展和移動網絡的進步。