5G基站电源改造解决方案分析与研究

5G基站电源改造解决方案分析与研究

王雪 高强

广州杰赛科技股份有限公司 广东省广州市 510300

摘要：5G移动通信技术作为满足未来人们通信需求的关键技术，已经成为业界的热门话题。在分析了大规模MIMO技术，波束成形技术，网络切片技术和超密度异构网络等5G关键技术的基础上，分析了5G部署对基站电源，5G解决方案的影响，为未来5G基站电源建设提供参考。

关键词：5G关键技术市电削峰集中供电智能电池共用管理器

目前，5G网络已经从标准制定进入实质性建设阶段。全球5G网络建设已经开始，国内三大运营商也已经开始在一些城市进行网络的试用。但是，如果大规模部署独立的5G网络，将面临站点资源稀缺和投资成本巨大的问题。因此，有必要利用当前网站地址的资源来实现快速大规模的网络建设，降低支持成本，提高投资效率。

1 5G通信关键技术及部署方式

1.1 大规模天线技术

大规模天线阵列（Massive MIMO技术），即在基站侧配置上百个天线，实现天线同时收发数据，达到提升传输速率和系统容量的目的。传统TDD天线2/4/8通道，MM天线64/128/256通道。传统的2DMIMO仅能在水平维度区分用户，导致其同时、同频可服务的用户数受限。3DMIMO可充分利用垂直和水平维度的天线自由度，提升同时、同频可服务的用户数，极大地提升系统容量。

1.2 波束赋形技术

波束赋形是通过控制每个天线单元的信号相位和幅度，产生具有指向性的波束，实现更好的干扰抑制和空间多用户复用的能力，是提升系统容量和传输效率的有效手段，且可匹配不同场景的覆盖需求。

1.3 网络切片技术

网络切片技术是一种按需组网的技术，在统一的基础设施上切出多个虚拟的端到端网络，高效灵活地满足各行业的差异化需求。运营商可以通过网络切片技术统一基础设施适应所有业务，减少建网和运维成本；同时，可以服务更多的商业场景，运营商有机会进入垂直行业的巨大市场。

1.4 超密集异构网络

为应对未来持续增长的数据业务需求，采用更加密集的小区部署将成为5G提升网络总体性能的一种方法。通过在网络中引入更多的低功率节点，可以实现热点增强、消除盲点、改善网络覆盖、提高系统容量的目的。密集小区技术增强了网络的灵活性，可以针对用户的临时性需求和季节性需求，快速部署新的小区。在这一技术背景下，未来5G网络将呈现宏站与微站协同、室内与室外协同、高站与低站搭配的异构网形态，这一形态将大大降低网络性能对于网络前期规划的依赖，为5G时代实现更加灵活自适应的网络提供保障。

1.5 5G网络部署方式

5G网络部署分为SA和NSA两种方式。SA组网方式类似于2G/3G/4G，5G采用与前代系统相互独立的网络架构；NSA组网方式，5G依附于4G基站运行的网络架构，无法独立。为实现5G网络的快速部署，运营商先期将采用NSA组网方式过渡，但SA为终极目标。

2 5G基站电源改造的解决方案

在计算基站供电系统时，机房中的额外功耗不仅需要考虑5G设备的额外功耗，还需要考虑空调和传输设备的额外功耗以及可能的功耗。转换损耗和电池充电功耗。当容量不符合要求时，应进行相应的改造。

2.1 交流市电的改造

检查总容量，开放容量和电缆是否满足需求。当市场用电的引入容量不满足时，应提出增加容量的申请。如果交流配电箱的主开关容量和相关的连接电缆不能满足要求，则应更换交流配电箱。为了减少城市电力的容量需求，可以将梯形电池（锂铁电池）引入城市电力系统。为了保证机房设备的容量，对梯形电池进行智能控制，电池由市电和蓄电池共同达到峰值放电，并使用市电在槽内给蓄电池充电，以在一定程度上减少城市容量重新应用，降低基站的用电成本。

2.2 开关电源及端子的改造

2.2.1 室内组合开关电源

（1）-48V电源系统的改造。新设备直接由现有的直流系统供电。如果开关电源容量满足新设备的需求，则仅需增加整流模块进行扩展；如果开关电源容量不能满足需要，更换开关电源即可解决。（2）+24V电源系统的改造。在机房面积，地面负荷和市场容量条件下独立添加了一套新的用于5G设备的OF-48V直流电源系统。当不允许使用计算机房时，将添加一组新的DC/DC转换器+24v/-48V，以为5G设备供电。此时，必须考虑原始+24V开关电源的容量。应从原始开关电源的母线连接新的DC/DC转换器，并且应根据当前负载配置DC/DC转换器的输出容量和转换器模块的数量。

2.2.2 室外一体化机柜开关电源

现有的集成开关电源接入系统有3个以上，建议增加一个新的集成开关电源，一般不会在原来的电源系统中添加新设备。现有的集成式开关电源接入系统少于3台，满足情况的情况下可以直接添加设备，设备空间不足则需要添加新的设备机柜。

2.2.3 电源端子的改造

如果现有的开关电源有剩余端子且容量满足要求，则应直接引用剩余端子。当有剩余端子但容量无法满足时，请更换所需的开路或保险丝；当没有剩余端子但有可扩展插槽时，添加新的开路；当没有剩余端子且没有可扩展插槽时，请考虑添加一个新的直流配电箱，并且该直流配电箱的电源应从电源框架的母线连接。

2.3 蓄电池的改造

基站电池的备用时间在不同的场景下是不同的，这取决于基站的重要性，市场用电的可靠性，运行容量和机房状况。一般建议城乡基站的预留时间应大于2小时，乡镇基站的预留时间应大于4小时，边远山区基站的预留时间应大于6小时。对于一些重要的基站以及偏远地区和农村地区应急发电不方便的基站，可以适当增加蓄电池的备用时间。基站的条件有限或蓄电池的备用时间短，可以减少蓄电池的备用时间。随着5G设备的增加，新的高容量电池将用于那些没有足够空间或负载容量的备用站点，而新的锂铁电池将用于那些没有足够空间或负载的站点。铅酸电池的容量。锂铁电池比传统的铅酸电池更轻，更小，可以有效地解决机房空间和负载限制的问题。

2.4 天馈AAU单元的电源改造

AAU单元的电源可分为-48v集中电源，-48v本地直流电源和高压DC远程电源。根据现场情况，AAU的功耗，数量，距室内BBU的安装距离，供电设备的位置以及电缆敷设的难度，选择合适的供电方案。当AAU和BBU之间的电缆长度小于设备制造商指定的最大直流长度时，请使用标准电源电缆从机舱中BBU的直流电源供电。当AAU和BBU之间的电缆长度大于设备制造商指定的最大DC长度时，可以考虑以下供电方法：（1）通过使用BBU的DC电源来增加电源电缆的直径在供应AAU的机舱中；（2）地面站可配备小型室外集成电源柜，以向AAU供电；（3）AAU安装在安全性较高，电力设备的安装位置受到限制或难以将电源连接到市场的相对封闭的区域，如铁路线，城市村庄等。AAU的电源可以通过直流升压和降压技术来提供。

2.5 集中供电

集中供电方案是选取区域内市电容量充裕的基站作为中心基站，为周边基站提供电力服务，这样既能降低周边基站市电和蓄电池扩容改造成本，又能缩短建设周期，提高供电可靠性。通过选取市电容量充足的站点以直流远供的方式为周围的微站、拉远站、灯杆站等供电，并集中备电。集中供电可以减少室外站机柜配置、降低占地面积，市电免改造，中心基站电池减配，降低线路损耗。集中供电适用于高速铁塔、隧道室内分布系统、学校、机场、商场、城市环路等物业或者电源获取难度大、覆盖比较集中的场景。

3 结束语

综上所述，文中在分析5G移动通信技术关键技术的基础上，分析5G部署对基站电源的影响，并对5G基站电源解决方案进行了重点分析。随着产业以及电源技术的发展，基站电源系统必将高质量、更精细化地满足5G基站的电源需求，并由此促进各项效益的提升。

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