新基建背景下5G配套建設(shè)策略分析

盧 飛

中國鐵塔股份有限公司江蘇省分公司

0 引言

5G技術(shù)的最大特點(diǎn)之一是頻譜資源需求寬，相對(duì)較高頻率的無線電波傳播特性決定了5G基站覆蓋半徑收縮，基站設(shè)備功耗為已有設(shè)備功耗的3-4倍，這對(duì)基站配套需求提出了更高要求。新基建背景下，5G基站數(shù)字化建設(shè)如火如荼，存量基站將是快速部署5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。近年來，隨著基站共建共享工作的深入推動(dòng)，多數(shù)存量基站配套設(shè)施已接近或達(dá)到滿載運(yùn)行。5G網(wǎng)絡(luò)站址密、功耗大，將對(duì)基站配套設(shè)施提出很大挑戰(zhàn)。

為便于計(jì)算，結(jié)合設(shè)備實(shí)際情況，本文5G設(shè)備額定功耗取定為：（1）AAU：1.2kw/臺(tái)；（2）CU/DU：1kw/臺(tái)；（3）5G傳輸設(shè)備：0.6kw/臺(tái)。

1 機(jī)房機(jī)柜空間

1.1 已有空間利用

部分存量基站共享率相對(duì)較低，機(jī)房空間充足，可提供5G新增機(jī)柜空間，此時(shí)在考慮承重負(fù)荷的前提下，可在空余位置直接新增機(jī)柜，供5G設(shè)備安裝使用。

1.2 深度挖掘現(xiàn)有空間

（1）部分存量基站雖無新增機(jī)柜的空間，但存在部分已退服下電的機(jī)柜或BTS設(shè)備未拆除，應(yīng)考慮拆除類似機(jī)柜，騰出5G機(jī)柜的安裝空間。（2）部分存量基站確實(shí)無新增機(jī)柜空間，但原有綜合柜內(nèi)設(shè)備安裝較為零散，浪費(fèi)了安裝空間。應(yīng)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備使用情況進(jìn)行排查，對(duì)原有綜合柜空間進(jìn)行規(guī)整，重新設(shè)計(jì)設(shè)備安裝順序，以騰出5G傳輸或CU/DU安裝位置。

1.3 機(jī)房機(jī)柜空間擴(kuò)容

室外機(jī)柜的安裝環(huán)境和配套條件相對(duì)較差，機(jī)柜自帶工業(yè)空調(diào)制冷量有限，機(jī)柜容易積聚熱量，5G CU/DU設(shè)備發(fā)熱量較以往基站設(shè)備更大，建議優(yōu)先選擇散熱條件較好的機(jī)房或機(jī)柜安裝。

若需在室外機(jī)柜站點(diǎn)安裝CU/DU設(shè)備，建議按下列優(yōu)先級(jí)對(duì)室外機(jī)柜進(jìn)行擴(kuò)容：（1）新增1臺(tái)室外機(jī)柜，供CU/DU安裝用。機(jī)柜自身散熱設(shè)施應(yīng)充分考慮柜內(nèi)CU/DU設(shè)備發(fā)熱量，機(jī)柜位置盡量選擇避免短時(shí)日照區(qū)域，必要時(shí)增加遮陽棚等輔助設(shè)施。（2）無條件新增室外機(jī)柜時(shí)，可考慮拆除原有機(jī)柜外殼，利用原機(jī)柜內(nèi)部框架，擴(kuò)大室外機(jī)柜外殼，增加散熱空間，以改善CU/DU安裝環(huán)境。

2 開關(guān)電源改造

2.1 5G直流分路需求

根據(jù)當(dāng)前主流設(shè)備廠家用電要求，5G設(shè)備對(duì)開關(guān)電源直流分路的需求主要如下：

CU/DU與AAU合設(shè)：（1）一次下電，160Ax1路或100Ax2路；（2）二次下電，32Ax2路。

AAU拉遠(yuǎn)：（1）一次下電，32Ax3路；（2）二次下電，無傳輸設(shè)備用電需求。

2.2 容量計(jì)算

開關(guān)電源現(xiàn)有容量余量（A）=現(xiàn)網(wǎng)在服整流模塊總?cè)萘浚ˋ）-維護(hù)平臺(tái)讀取當(dāng)月最高負(fù)載電流（電池浮充狀態(tài)，A）-現(xiàn)有蓄電池總?cè)萘?10（A）。

計(jì)算增補(bǔ)整流模塊數(shù)量時(shí)，應(yīng)結(jié)合維護(hù)平臺(tái)讀取當(dāng)月最高負(fù)載電流。增補(bǔ)模塊后的直流總?cè)萘浚ˋ）=維護(hù)平臺(tái)讀取當(dāng)月最高負(fù)載電流（電池浮充狀態(tài)，A）+擴(kuò)容后蓄電池總?cè)萘浚ˋH）/10+新增5G設(shè)備額定功耗/48。

2.3 改造方案

（1）存量站點(diǎn)開關(guān)電源品牌規(guī)格繁多，配置不一，是5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的電源改造重點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)開關(guān)電源配置情況及5G設(shè)備功耗、用電特點(diǎn)，改造站點(diǎn)開關(guān)電源改造方案如表1所示。

表1 改造站點(diǎn)開關(guān)電源改造方案

（2）開關(guān)電源典型場景配置（鉛酸蓄電池站點(diǎn)），如表2所示。

表2 開關(guān)電源整流模塊典型配置

3 蓄電池改造

3.1 容量計(jì)算

按照3小時(shí)備電保障時(shí)長計(jì)算蓄電池容量，計(jì)算方法如下：（1）鉛酸蓄電池總?cè)萘浚ˋH）=1.25x（原有設(shè)備功耗x3+5G設(shè)備額定功耗x3）/48/0.75。（2）磷酸鐵鋰蓄電池總?cè)萘浚ˋH）=1.25x（原有設(shè)備功耗x3+5G設(shè)備額定功耗x3）/48。（3）新增嵌入式開關(guān)電源時(shí)，新增蓄電池容量按新增直流負(fù)載3小時(shí)備電時(shí)長計(jì)算。

3.2 改造方案

（1）存量站點(diǎn)蓄電池使用年限、廠家、容量、類型不同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定蓄電池改造方式。

蓄電池改造的原則是工期短、費(fèi)用省、安全可靠。改造方案選擇的優(yōu)先級(jí)別如表3所示。

表3 蓄電池改造優(yōu)先級(jí)別

注：上述改造方案自上而下優(yōu)先排列。鉛酸蓄電池替換時(shí)，應(yīng)遵循同廠家同容量同批次產(chǎn)品替入更換老舊電池。租用機(jī)房站點(diǎn)擴(kuò)容蓄電池應(yīng)進(jìn)行承重核算。

（2）典型場景配置方案，如表4和表5所示。

表4 鉛酸蓄電池改造典型配置

表5 磷酸鐵鋰蓄電池改造典型配置

序號(hào) 2-4G系統(tǒng)數(shù)（套）5G AAU數(shù)（個(gè)）5G CU/DU數(shù)（個(gè)）直流總負(fù)載（A）磷酸鐵鋰蓄電池容量11 3 1 416 1200 12 6 2 564 1600 13 9 3 713 2000 14 3 5 529 1500 15 6 6 688 2000 6

磷酸鐵鋰蓄電池的應(yīng)用會(huì)降低基站蓄電池總?cè)萘浚瑥亩档椭绷髫?fù)載需求，同時(shí)減少開關(guān)電源模塊及市電容量的需求。

4 空調(diào)改造

4.1 容量計(jì)算

空調(diào)制冷量與機(jī)房內(nèi)安裝的設(shè)備發(fā)熱量（即設(shè)備功耗）密切相關(guān)，計(jì)算公式如下：

空調(diào)制冷量（kw）=原有設(shè)備功耗①+5G主設(shè)備功耗②+機(jī)房建筑負(fù)荷③

①原有設(shè)備功耗（kw）=機(jī)房內(nèi)設(shè)備功耗（2G-4G單個(gè)

BBU=0.2 kw，RRU=0.25 kw，BTS=1.2 kw）。

②5G主設(shè)備功耗（kw）=5G CU/DU功耗（單個(gè)1 kw）。

③機(jī)房建筑負(fù)荷（kw）=機(jī)房面積（m2）×單平方散熱量（0.1kw/m2）。

空調(diào)P數(shù)=空調(diào)制冷量（kw）/2.4。

4.2 改造方案

（1）空調(diào)配置原則：機(jī)房內(nèi)設(shè)備熱負(fù)荷及機(jī)房建筑熱負(fù)荷之和小于7.2kw時(shí)設(shè)1臺(tái)3P柜機(jī)空調(diào)，超過7.2kw時(shí)設(shè)2臺(tái)3P柜機(jī)空調(diào)。

（2）5G設(shè)備分為CU/DU和AAU部分，其中CU/DU安裝在機(jī)房內(nèi)，對(duì)空調(diào)會(huì)產(chǎn)生一部分新增熱負(fù)荷。按每臺(tái)5G CU/DU設(shè)備發(fā)熱量1kw考慮。

5 結(jié)束語

5G具有超大帶寬、超低時(shí)延、超多海量連接數(shù)的特點(diǎn)，對(duì)設(shè)備功耗和空間要求越來越高。本文從機(jī)房機(jī)柜空間、開關(guān)電源、蓄電池和空調(diào)四個(gè)維度進(jìn)行配套建設(shè)分析，為5G數(shù)字化建設(shè)提供建議。