周 雷，崔穎強(qiáng)

（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210009）

0 引 言

在5G這一新技術(shù)的發(fā)展背景下，基站設(shè)備功率相較以往有了大幅提高，同時(shí)基站電源技術(shù)成為影響5G實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍商用的一大限制因素。為此，研究探討5G電源技術(shù)便有著較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義與社會(huì)價(jià)值。

1 5G網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

5G網(wǎng)絡(luò)在具體運(yùn)用期間，為確保其能夠正常投入使用，應(yīng)當(dāng)結(jié)合融入其他的新式技術(shù)，如多輸入多輸出系統(tǒng)與C-RAN技術(shù)。這些技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用時(shí)有著局部頻率重復(fù)調(diào)用與智能微小分區(qū)等問題，對(duì)于5G基站參數(shù)具有較高的建設(shè)要求。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具體運(yùn)作時(shí)，數(shù)據(jù)輸送和存儲(chǔ)管理既要求將基站建設(shè)地點(diǎn)與分散數(shù)目等要素納入考慮范疇，同時(shí)還要仔細(xì)考慮各種干擾與能源效率等要素[1]。

將5G通信技術(shù)與4G進(jìn)行比較可以了解到，5G技術(shù)不論是在網(wǎng)絡(luò)功能、參數(shù)，還是在算法方面均獲得了較強(qiáng)的優(yōu)化。有關(guān)公司在實(shí)行5G網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)運(yùn)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)有效把控好成本，并且還要在實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)革新與新型設(shè)備引入的基礎(chǔ)上達(dá)成對(duì)現(xiàn)有基站電源的配套改造。

2 現(xiàn)網(wǎng)5G基站電源配套改造的相關(guān)策略

2.1 電池的有效配置

只有保證了電能的充足供應(yīng)，方可使得5G功能得以確切實(shí)現(xiàn)。在具體建設(shè)工作中，為了使得系統(tǒng)的運(yùn)作要求得到滿足，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理的電容擴(kuò)展?；趯?duì)電池規(guī)格大小的合理選取，可以防止電池在使用過程中出現(xiàn)規(guī)格與類型不同的情況[2]。若是在實(shí)際工作中發(fā)生了不同種類與規(guī)格電池混合使用的狀況，那么就可能引起設(shè)備損壞。

電池容量的選取應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際需求來確定，盡量不出現(xiàn)太大或者是太小的情況。這是因?yàn)楫?dāng)電池容量太大時(shí)，就會(huì)使得電能被浪費(fèi)，無法讓資源獲得高效率的利用，而電池容量若是太小，那么將會(huì)無法確保設(shè)備能夠正常運(yùn)作，情況嚴(yán)重時(shí)還有可能使設(shè)備受損。在電池配置時(shí)應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化對(duì)資金的有效管控，盡可能以最低成本獲取到最高的經(jīng)濟(jì)收益[3]。在電池配備工作中，有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)比對(duì)分析停電信息，按照統(tǒng)計(jì)的信息來調(diào)整資金投入。電池配置應(yīng)當(dāng)采取模塊化的方式來進(jìn)行容量擴(kuò)增，在資金得到合理控制的前提下充分滿足電池容量需求。而在電池的各自連接上，有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)分析相對(duì)應(yīng)的電流圖，了解連接的電池之間是否可以兼容，然后再計(jì)算分析充放電狀態(tài)下的電流與電壓的最大值，確保電池?cái)U(kuò)容的科學(xué)合理性，防止引發(fā)雪崩效應(yīng)[4]。

2.2 開關(guān)電源的創(chuàng)新運(yùn)用

在對(duì)現(xiàn)網(wǎng)5G基站電源實(shí)行配套改造時(shí)，對(duì)于開關(guān)電源的改造十分關(guān)鍵。運(yùn)用開關(guān)電源能夠提高與改進(jìn)電源性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流性質(zhì)的有效管控，從而在5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作期間，開關(guān)電源可以按照具體需求合理分配直流和交變電源。在進(jìn)行開關(guān)電源的改造工作中，應(yīng)當(dāng)基于具體電網(wǎng)要求出發(fā)，確?，F(xiàn)網(wǎng)基站電源配套設(shè)施功能完善，并且對(duì)于數(shù)量大于10的模塊就應(yīng)當(dāng)安排一個(gè)開關(guān)電源來進(jìn)行控制[5]。

2.3 外市電的創(chuàng)新解決

外市電改造同樣也是5G電源配套建設(shè)中的關(guān)鍵內(nèi)容，在此方面的工作難度相對(duì)較大，需要投入較多的人力和物力。為確保外市電改造的足夠合理，有關(guān)工作人員在進(jìn)行改造時(shí)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于改造工作流程的分析與探究，整理并深入剖析專業(yè)信息數(shù)據(jù)。外市電改造結(jié)果的優(yōu)劣會(huì)直接決定基站是否可以穩(wěn)定運(yùn)作[6]。舊式基站市電容量通常包括了通信設(shè)備、蓄電池電能以及空調(diào)最高負(fù)荷3部分，如果要想減少負(fù)荷數(shù)，則可采取市電削峰技術(shù)。在高峰時(shí)期，應(yīng)當(dāng)盡可能不對(duì)電池進(jìn)行充電，否則將可能引起停電。在進(jìn)行外市電改造工作時(shí)，成本花費(fèi)額度相對(duì)不高，更為適合運(yùn)用在偏遠(yuǎn)地區(qū)，有效減輕資金壓力[7]。

3 5G基站電源技術(shù)的應(yīng)用

3.1 市電削峰技術(shù)

市電削峰是目前使用較多的一種5G基站電源技術(shù)，主要是利用用電高峰期和低谷期的蓄電池來實(shí)行充電，從而解決基站內(nèi)電源擴(kuò)容與機(jī)房改建等各方面問題。當(dāng)處于用電高峰時(shí)期，利用蓄電池作為市電的補(bǔ)充供電，而進(jìn)入到用電低谷時(shí)期或，就可以使用市電來為蓄電池實(shí)行充電。這樣一種基于限流、儲(chǔ)存電能與錯(cuò)峰等原理而形成的市電削峰技術(shù)，可以有效減少通信設(shè)備和電池充電方面的市電問題。同時(shí)，在實(shí)際運(yùn)用中，此技術(shù)又可細(xì)分成多種類型，主要包括以下幾種。

3.1.1 備電電池錯(cuò)峰充電型

其使用原理為在負(fù)荷處于高峰時(shí)期下，基于對(duì)電池充電電流的削弱與對(duì)通信設(shè)備供電的強(qiáng)化來使蓄電池達(dá)成錯(cuò)峰充電的目的?；诰唧w分析計(jì)算得知，使用此種充電模式可以達(dá)到的最高削峰比例在15%左右，比較適合運(yùn)用市電容量缺口不大，并且每12 h內(nèi)停電時(shí)長(zhǎng)不高于3 h的基站環(huán)境中。此外，使用這種充電模式所帶來的負(fù)面影響主要是電池充電時(shí)長(zhǎng)相對(duì)更長(zhǎng)[8]。所以，結(jié)合其特點(diǎn)，可以將備用電池錯(cuò)峰結(jié)合限流充電方式一同運(yùn)用其中，除了使用備用電池實(shí)行錯(cuò)峰充電之外，還會(huì)對(duì)電池充電時(shí)的電流進(jìn)行嚴(yán)格把控，可讓最高削峰比例高達(dá)30%左右。所適合運(yùn)用的場(chǎng)景為保障級(jí)別不高，市電容量缺口不大，且每日停電時(shí)間不超過3 h的5G基站。

3.1.2 錯(cuò)峰充電結(jié)合儲(chǔ)能電池削峰型

此種方式的原理為在負(fù)載高峰時(shí)期對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電處理，而且要在低谷時(shí)期才對(duì)電池進(jìn)行充電。對(duì)于負(fù)載高峰和低谷時(shí)期的判斷，應(yīng)當(dāng)按照所連接設(shè)備的具體荷載狀況來加以確定。這種模式下可以有效控制通信設(shè)備的負(fù)載波動(dòng)情況，為此也讓最高削峰比例可達(dá)到40%。比較適合運(yùn)用的場(chǎng)景為市電容量具有較高缺口，而且未存在連續(xù)性停電情況的低等級(jí)基站，從而保證基站電源可以正常運(yùn)作。

3.1.3 儲(chǔ)能電池削峰型

其運(yùn)用原理為在負(fù)荷的高峰時(shí)間讓儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電，而在低谷時(shí)期為儲(chǔ)能電池充電。此種模式下能讓最高削峰比達(dá)到15%，而且不會(huì)讓備用電池的充電時(shí)間長(zhǎng)度因此延長(zhǎng)，但儲(chǔ)能電池只有在備用電池進(jìn)行充電以及負(fù)荷高峰期的疊加時(shí)段可以運(yùn)用。在具體使用時(shí)主要可用于市電具有較小缺口，且停電頻率比較規(guī)律的5G基站。

3.2 創(chuàng)新式集中供電技術(shù)

集中供電系統(tǒng)詳細(xì)構(gòu)成如圖1所示。將通信機(jī)房常用的48 V供電電源作為案例分析，先將其從48 V提高到直流250～410 V，然后使用電纜讓其運(yùn)輸?shù)竭h(yuǎn)端機(jī)區(qū)域。其后，遠(yuǎn)端機(jī)再將直流250～410 V電壓實(shí)行變壓處理，讓其轉(zhuǎn)化成直流48 V與交流220 V，如以便可以向設(shè)備持續(xù)提供電能，且不會(huì)發(fā)生中斷現(xiàn)象。在具體運(yùn)用時(shí)，可以將此種創(chuàng)新式集中供電系統(tǒng)設(shè)置在中心基站區(qū)域，同時(shí)還應(yīng)保證此中心基站所處區(qū)域的市電容量十分充足。基于對(duì)中心基站的布設(shè)便可以運(yùn)用這種創(chuàng)新式集中供電技術(shù)向周邊的數(shù)個(gè)基站提供電能，在此基礎(chǔ)上不僅可以減輕周邊基站市電和蓄電池?cái)U(kuò)容壓力，而且可以在短時(shí)間內(nèi)投入運(yùn)用，同時(shí)還可以為基站提供十分穩(wěn)定、可靠的電能[9]。

圖1 集中供電系統(tǒng)組成

3.3 蓄電池共用管理技術(shù)

此種技術(shù)的主要作用在于解決不同類別蓄電池與廠商電池并聯(lián)使用時(shí)的不兼容問題，以達(dá)成模塊化擴(kuò)容。對(duì)電池進(jìn)行主動(dòng)控制，讓鋰電池優(yōu)先放電，為市電削峰和削峰填谷等技術(shù)運(yùn)用，如圖2所示。

圖2 蓄電池共用管理示意圖

充電模式分為共充模式（默認(rèn)模式）和單充模式兩種，前者是指各個(gè)電池接口與外置鉛酸電池依照預(yù)設(shè)的限流值一同進(jìn)行充電，后者是指各個(gè)電池接口與外置鉛酸電池根據(jù)預(yù)設(shè)好的優(yōu)先順序依次充電，一般是在市電容量存在缺口時(shí)運(yùn)用。

放電模式分為共放模式（默認(rèn)模式）和優(yōu)先放電模式兩種，前者中各條電路按照預(yù)設(shè)好的限流值或者是按照電池容量以容量占比大小為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行放電，共同達(dá)到放電截止條件；后者可以預(yù)設(shè)兩級(jí)放電次序，運(yùn)用于市電削峰和削峰填谷等場(chǎng)景下，梯級(jí)電池主要用于削峰時(shí)，鉛酸主要用于備電時(shí)[10]。

電池共用管理能夠讓不同廠商生產(chǎn)以及種類不同的蓄電池組一同投入應(yīng)用，減輕了工程開展的難度與復(fù)雜程度，加快了工程的建設(shè)速度，并且還使得工程整體造價(jià)有效降低，促使資源利用率大幅提升。

4 結(jié) 論

5G規(guī)?；瘧?yīng)用各種新型技術(shù)，使得基站配套建設(shè)工作的難度顯著提高。而基于對(duì)創(chuàng)新電源技術(shù)的運(yùn)用解決了此方面的難題，提高了5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)速度，讓企業(yè)獲得了更高的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，同時(shí)也對(duì)促進(jìn)我國(guó)通信事業(yè)發(fā)展起到了幫助。