阮長根，葉向陽，吳思遠(yuǎn)，龔長武

（華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

5G移動(dòng)通信技術(shù)能夠滿足人們對(duì)于高速率、大容量、高可靠、低時(shí)延等快速增長的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的需求。5G基站是專門提供5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的公用移動(dòng)通信基站。2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G商用牌照，中國正式進(jìn)入5G商用元年。2020年第一季度，國內(nèi)5G“新基建”提速，預(yù)計(jì)到2020年底將開通60萬座基站。在5G部署初期，功耗是各方都在努力解決的難題。但是，5G基站耗電量較4G基站有較大幅度的增長。5G設(shè)備單系統(tǒng)功耗相比4G達(dá)到2倍以上，對(duì)電源設(shè)備及配套設(shè)施影響較大。如何解決5G基站電源配套問題，是5G建設(shè)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而地鐵隧道內(nèi)的5G基站因下掛多個(gè)節(jié)點(diǎn)，場景多，實(shí)施難度大，如何合理配置電源配套方案尤為重要。本文主要探討多場景下5G基站在地鐵隧道內(nèi)的電源配套解決方案。

1 2G至5G基站設(shè)備配置及功耗情況

三大運(yùn)營商基站設(shè)備功耗和三大運(yùn)營商基站功耗統(tǒng)計(jì)，分別如表1和表2所示。

2 隧道基站功耗分析

由于地鐵的特殊場景屬于隧道內(nèi)接續(xù)覆蓋，各站點(diǎn)間的距離各不相同，故需要根據(jù)各個(gè)機(jī)房下掛的隧道內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)量計(jì)算機(jī)房需要的總?cè)萘?，平均功耗約為最大功耗的60%，功率因素為0.8。多節(jié)點(diǎn)掛接下的基站功耗分析如表3所示。

表3中，以隧道內(nèi)下掛6個(gè)節(jié)點(diǎn)為例，充電功率按10%計(jì)取，隧道線纜損耗按15%計(jì)取，最大功耗為：

表1 三大運(yùn)營商基站設(shè)備功耗表

表2 三大運(yùn)營商基站功耗統(tǒng)計(jì)表

表3 多節(jié)點(diǎn)掛接下的基站功耗分析表

表4 多節(jié)點(diǎn)掛接下的電源配套建設(shè)方案

3 地鐵隧道基站的電源配套方案

3.1 電源設(shè)備配置原則

3.1.1 民用電源系統(tǒng)市電要求

要求地鐵民用通信引入系統(tǒng)中的民用電源系統(tǒng)為二路市電可靠引入，為1類市電，預(yù)留提供并滿足民用通信機(jī)房交、直流遠(yuǎn)期功耗需求（含隧道交流功耗）。

3.1.2 開關(guān)電源設(shè)備配置原則

開關(guān)電源系統(tǒng)交、直流配電屏按遠(yuǎn)期容量配置。整流模塊數(shù)量按近期配置，并考慮一定發(fā)展余量，其模塊數(shù)量按照N+1冗余配置。當(dāng)模塊N≤10時(shí)，備用1個(gè)。當(dāng)模塊N＞10時(shí)，每10個(gè)備用1個(gè)。

3.1.3 不間斷電源設(shè)備配置原則

UPS系統(tǒng)新建系統(tǒng)其容量按近期考慮，并考慮一定發(fā)展余量。

3.1.4 蓄電池組配置原則

（1）-48 V閥控式密封電池的容量按系統(tǒng)配置的開關(guān)電源的機(jī)架容量并結(jié)合通信系統(tǒng)耗電量配置，具體容量計(jì)算公式參考GB51194—2016《通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中5.2.4計(jì)算，傳輸設(shè)備放電時(shí)間不低于1 h。

（2）UPS系統(tǒng)按系統(tǒng)后備時(shí)間不低于0.5 h配置。

3.2 電源配套建設(shè)方案

根據(jù)表3多節(jié)點(diǎn)掛接下的基站功耗分析表的電功耗分析，根據(jù)隧道下掛節(jié)點(diǎn)數(shù)量不同，電源配套建設(shè)方案如表4所示。

模塊化UPS具有主要有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）彈性供電。本方案模塊化UPS機(jī)架采用160 kVA和200 kVA兩種規(guī)格，機(jī)架容量略大于計(jì)算容量，160 kVA的機(jī)架可以滿足下掛節(jié)點(diǎn)數(shù)不大于20個(gè)的隧道基站；200 kVA機(jī)架可以滿足下掛節(jié)點(diǎn)數(shù)不大于24個(gè)的隧道基站。基站下掛節(jié)點(diǎn)數(shù)若增減時(shí)，可通過增減模塊解決供電容量問題。通過調(diào)整模塊容量，實(shí)現(xiàn)了彈性供電與經(jīng)濟(jì)性的雙重目的。

（2）易于維護(hù)。模塊化UPS安裝方便，且易于維護(hù)，可熱插拔。更換模塊時(shí)，普通維護(hù)人員也能實(shí)施，無需專業(yè)人員到場，大大縮短了搶修時(shí)間。

若采用常規(guī)的塔式UPS，供電彈性相對(duì)較差，型號(hào)多且維護(hù)難度大。綜合分析，模塊化UPS特別適用于隧道下掛節(jié)點(diǎn)數(shù)多且需要彈性供電的場合。

4 結(jié) 論

地鐵是城市通勤的主要交通工具之一，人流密度大，流量吸收多，是5G業(yè)務(wù)高發(fā)場景。隨著5G的到來，地鐵的5G信號(hào)將成為運(yùn)營商們的建設(shè)重點(diǎn)。本文針對(duì)5G基站在地鐵中的建設(shè)方式，提出地鐵隧道內(nèi)5G基站的電源配套解決方案。若機(jī)房空間受限時(shí)，地鐵的市電情況一般較為可靠，特殊情況下也可適當(dāng)減少蓄電池的放電時(shí)長來節(jié)約機(jī)房空間。隨著科技的進(jìn)步，5G基站硬件不斷改進(jìn)。通過軟件化和智能優(yōu)化，5G能效將逐漸提升。5G基站耗電問題應(yīng)及早重視，這需包括設(shè)備商、運(yùn)營商和鐵塔公司等在內(nèi)的全行業(yè)共同探索、推進(jìn)和創(chuàng)新。