綠色通信基站一體化安裝設計方案探討

陳耀剛 曹銘 張科

【摘要】 本設計方案根據(jù)目前一體化各專業(yè)安裝設計規(guī)范要求，通過靈活的設備選型，采用新型集成化節(jié)能設備，運用集約化設計思路優(yōu)化機房空間布局，空調方案靈活且有針對性，最大程度地降低對機房空間的需求并達到降本增效的目標。希望本方案能有助于提高基站機房的面積及空間的利用效率，降低機房的能耗，促進基站的選址成功率和續(xù)約率。

【關鍵詞】 綠色 節(jié)能 一體化 安裝設計

一、背景

隨著網(wǎng)絡架構不斷升級，設備集成度和小型化趨勢明顯，在GSM、TD-SCDMA和TD-LTE網(wǎng)絡中，均大規(guī)模引入了分布式基站設備，采用了分離式的結構和集約化設計后，設備單元能耗的下降、防護標準提高，環(huán)境適應能力進一步改善，設備安裝、現(xiàn)場修理、維護工作難度以及對配套設備的要求均有不同程度降低；同時配套連接線纜的光纖化程度較高，減少了對金屬饋纜的需求，降低了饋纜布放的復雜性。以上這些特性使得可以針對分布式基站安裝進行最小化設計，降低選址難度與建設維護成本，實現(xiàn)機房內設備的集中化高效管理。

二、設計思路

2.1各專業(yè)考慮因素

2.1.1無線

根據(jù)當期用戶及業(yè)務發(fā)展需求，測算無線設備配置，考慮多系統(tǒng)、高配置要求完成設備選型，優(yōu)選分布式、多載波基站設備。由于分布式基站設備體積小、重量輕、設備模塊少，安裝方式靈活，對于機房面積的需求降低，可采用落地、掛墻、支架、抱桿等多種安裝方式；尤其適合與傳輸、數(shù)據(jù)等設備共享標準機柜的形式，利于統(tǒng)一管理，同時占地空間大大減少，有效地降低選址難度。另外，由于新型分布式基站對于工作環(huán)境要求的降低，可適當降低空調配置等級或減免空調配置。同樣也可降低基站對于外電容量的需求、同時減少用電量，降低運營成本。目前，各廠家都推出了高度不超過3U、滿配重量不超過12kg的緊湊型BBU，可掛墻安裝或利用19”機架安裝，甚至堆疊安裝，大大節(jié)省了安裝空間；RRU滿配重量不超過25kg，設備容量不超過25升，可靈活采用抱桿、掛墻、落地等安裝方式。

2.1.2傳輸

現(xiàn)網(wǎng)GSM、TD-S及TD-L傳輸主要承載方式為PTN，WLAN主要承載方式為PON；綜合考慮網(wǎng)絡安全等多方面要求，網(wǎng)絡結構以環(huán)狀或環(huán)帶鏈；設備選型需綜合考慮承載需求（端口、帶寬等）及現(xiàn)場安裝條件。

考慮PTN系統(tǒng)成環(huán)需求，PTN設備端口需求為：4×GE+1×FE+9×E1/ 2×10GE+ 2×GE+1×FE+9×E1?，F(xiàn)網(wǎng)接入環(huán)為GE和10GE環(huán)；考慮后期擴容需求及帶寬要求，可統(tǒng)一按10GE接入設備考慮。

空間及電源資源較豐富站點，可采用承載能力較強設備，如華為1900/中興6220；空間及電源資源較緊缺站點，可采用集成度較高設備，如華為960；傳輸設備可與無線設備共用綜合機柜安裝；機房空間資源緊張時，傳輸設備及光纜成端ODB可采用壁掛式方式安裝。

2.1.3電源

基站電源設備選型配置時除應滿足相關規(guī)范要求，還應該積極選用各項節(jié)能技術，實現(xiàn)提高基站整體能效水平，降低運營成本。目前，基站電源節(jié)能措施實施效果較好的主要有：高效整流模塊、鐵鋰電池和高溫鉛酸電池等。

1）高效整流模塊。高效開關電源整流模塊采用了高能效技術、高效拓撲結構、低壓降的功率器件以及更低阻抗更低能耗的材料，最佳效率超過了96%，比普通模塊提高3%～5%，損耗降低70%左右。高效開關電源整流模塊的最高效率點出現(xiàn)在20%～90%負載率區(qū)間之內，更適合實際應用情況。

2）鐵鋰電池。相對于傳統(tǒng)鉛酸電池，鐵鋰電池具有循環(huán)使用壽命長、耐高溫、體積小、重量輕、無污染等優(yōu)點，對建筑空間、承重等安裝條件要求較低。但目前，磷酸鐵鋰電池原材料的一致性和電池產(chǎn)品的一致性還存在問題，尤其是大容量電池（100Ah及以上大容量電池）。因此現(xiàn)階段磷酸鐵鋰電池還無法應用于在大容量基站中，可在如FTTx（小區(qū)、商務樓）、室內分布系統(tǒng)、WLAN系統(tǒng)、室外一體化基站等小容量站點進行應用。

3）高溫鉛酸電池。相對于傳統(tǒng)閥控密封蓄電池對溫度的敏感性，高溫電池采用多項專利技術克服高溫條件下引起的蓄電池正極板柵腐蝕、失水干涸、熱失控和負極硫酸鹽化等難題，在-40℃至+70℃范圍內，能夠正常使用，且使用壽命與普通電池在常溫下相比不發(fā)生縮短現(xiàn)象。因此可以提高基站環(huán)境溫度或在部分地區(qū)取消基站空調配置，達到節(jié)能減排效果。

三、最小化節(jié)能安裝設計

在多網(wǎng)共存的前提下，為了提高基站機房的面積及空間的利用效率，降低機房的能耗，促進基站的選址成功率和續(xù)約率，需要打破固有思維，進行基站最小化節(jié)能設計。設計要同時兼顧考慮節(jié)能化、各專業(yè)一體化的要求，可按照規(guī)范的強弱進行權衡，同時應綜合權衡建設可實施性、維護實施性和擴展性。面向多網(wǎng)協(xié)同開展一體化配套建設，重點從“最小化”和“節(jié)能”兩個維度開展方案設計：

無線基站選用分布式、多載波基站設備：減少機房空間占用，降低設備能耗。

集約化設計，實現(xiàn)設備集中管理：分布式近端設備堆疊式安裝在標準綜合柜內，配置專門的配電單元以及光纖配線架，將外部線纜統(tǒng)一到綜合柜內，利于集中管理維護，有效地節(jié)省線纜資源。傳輸設備統(tǒng)一安裝于傳輸綜合柜內，預留足夠的配線空間，并充分利用綜合機柜空余空間安裝無線設備。

運用新型節(jié)能電源設備：組合開關電源使用高效模塊；使用高溫鉛酸蓄電池提高空調設置溫度，降低空調耗電 。

運用新型集成化電源設備：在一體化機柜基站中使用嵌入式電源，在適用場景下使用鐵鋰電池，節(jié)省空間占用，降低對機房承重要求；

靈活考慮柜式及壁掛式空調：減小對機房面積的要求，降低空調耗電 。

空調通風散熱設計更有針對性：出風口靠近功耗最大的無線主設備。

采用堆疊式安裝設計方式：使用綜合設備柜將同類設備集中安裝，如無線綜合柜、傳輸綜合柜；綜合柜配置統(tǒng)一的直流配電單元和ODF配線單元，滿足各類設備的統(tǒng)一接入需求；綜合柜內部劃分不同的設備分區(qū)，統(tǒng)一規(guī)劃，實現(xiàn)分區(qū)管理。

節(jié)能設計：

1、電源采用組合開關電源，整流模塊使用高效整流模塊，基站常態(tài)運行時，整流模塊使用休眠技術，提高整流模塊利用效率；

2、無線基站近端設備和遠端設備均由機房內電源供電，實現(xiàn)信源和遠端設備備電時間一致，降低維護成本和施工難度；

3、從基站節(jié)能和深圳地區(qū)氣候情況考慮，蓄電池組使用高溫鉛酸蓄電池組，可以將基站空調設置溫度由28度提高到35度，減少基站空調耗電量。

空調通風：

計算出基站所需的冷負荷，以此為依據(jù)對空調設備進行選型，保障主設備、電源系統(tǒng)等設備的正常運行。本方案采用一主一備配置2臺空調，其中1臺3P柜式空調，1臺2P掛式空調（安裝在機房門下方，減少對機房空間的占用），出風口靠近功耗較大的綜合設備柜。

各專業(yè)的配置匯總表及與傳統(tǒng)基站對比如表1。

四、總結

本設計方案根據(jù)目前一體化各專業(yè)設計規(guī)范要求，在設定無線設備配置的基礎上，通過靈活的設備選型，采用新型集成化節(jié)能設備，運用集約化設計思路優(yōu)化機房空間布局，空調方案靈活且有針對性，最大程度地降低對機房空間的需求并達到降本增效的目標。希望本方案能有助于提高基站機房的面積及空間的利用效率，降低機房的能耗，促進基站的選址成功率和續(xù)約率。

參 考 文 獻

[1]李玉昇，趙黎明，葉榮.“通信局房電源系統(tǒng)蓄電池后備時間的探討”.《電信工程技術與標準化》 -2011；

[2]李玉異，鞏欣.“移動通信基站直流電源系統(tǒng)容量配置計算”.《電信工程技術與標準化》 – 2009

[3]吳罡，阮勇，楊一男.“通信電源設計中創(chuàng)新思想的探討”. 《郵電設計技術》 - 2011