吳先海

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基于綜合施工成本模糊判定的RRU-BBU供電設(shè)計(jì)方法

吳先海

（廣東公誠通信建設(shè)監(jiān)理有限公司）

針對現(xiàn)有通信電源保障體系難以適應(yīng)RRU-BBU分布式組網(wǎng)方式等問題，提出基于綜合施工成本模糊判定供電模式的方法。首先分析分散供電、集中供電等經(jīng)典分布式基站供電模式的綜合施工成本；然后結(jié)合室內(nèi)覆蓋不同場景，設(shè)計(jì)模糊判定的隸屬度函數(shù)及其子集，實(shí)現(xiàn)基于綜合施工成本模糊判定的RRU-BBU供電設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用驗(yàn)證結(jié)果表明：該方法能夠節(jié)省投資，優(yōu)化供電性能。

電源保障；分布式基站；分散供電；集中供電

0 引言

基站中基帶處理單元（base band unit，BBU）基帶信號通過射頻拉遠(yuǎn)單元（radio remote unit，RRU）接收[1]。BBU-RRU架構(gòu)將RRU分置于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃所確定的站點(diǎn)上，開啟新型的分布式網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式[2]。在中心機(jī)房內(nèi)建設(shè)大量BBU以集中處理基帶信號，然后通過大量光纖拉遠(yuǎn)至RRU，實(shí)現(xiàn)容量與覆蓋間的轉(zhuǎn)化，可顯著減少經(jīng)典解決方案所需機(jī)房數(shù)量[3]。但電源必須保障大分散的用戶側(cè)網(wǎng)元設(shè)備可靠、穩(wěn)定供電[4]，因此BBU-RRU分布式組網(wǎng)方式對現(xiàn)有的通信電源保障體系帶來新的挑戰(zhàn)[5]。本文結(jié)合目前經(jīng)典移動通信分布式基站分散、集中供電2種配電方式，提出距離模糊判斷的BBU-RRU分布式基站供電模式。

1 經(jīng)典分布式基站供電模式

1.1 分散供電模式

分散供電解決方案是采用多套電源系統(tǒng)分別給BBU和RRU就近供電[6]，如圖1所示。

圖1 分散供電解決方案

分散式供電的優(yōu)點(diǎn)是就近供電，線路損耗小，供電分散，供電風(fēng)險(xiǎn)小。其缺點(diǎn)有：1) 由于需要在每臺RRU端引入電力，安裝通信電源設(shè)備，造成整個(gè)系統(tǒng)投資成本較高，空間需求較大；2) 每個(gè)RRU都是獨(dú)立的電源系統(tǒng)供電，如果發(fā)生故障則需要分別維護(hù)；3) 當(dāng)電網(wǎng)電力檢修、電網(wǎng)故障或停電較長時(shí)，會造成通信服務(wù)中斷，損害用戶利益和運(yùn)營商信譽(yù)；4) RRU設(shè)備若單獨(dú)采用UPS系統(tǒng)供電，對使用UPS的通信設(shè)備，運(yùn)行維護(hù)工作量較大，不同UPS設(shè)備廠家生產(chǎn)的穩(wěn)壓器的工作能力也不盡相同；在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，小型UPS系統(tǒng)經(jīng)常死機(jī)，須定期維護(hù)檢修，2年左右要更換電池；5) 由于需要支付電費(fèi)，為便于電費(fèi)統(tǒng)計(jì)，每個(gè)供電點(diǎn)都要安裝1個(gè)電表，導(dǎo)致電表過多，不便于后期管理。

1.2 集中供電模式

1.2.1 集中交流供電

集中交流供電解決方案直接使用市電+UPS進(jìn)行供電[7]，既給BBU供電，同時(shí)通過拉遠(yuǎn)的方式對遠(yuǎn)端RRU進(jìn)行供電，所有設(shè)備采用一體化UPS系統(tǒng)供電，對UPS性能要求較高。集中交流供電解決方案如圖2所示。

集中交流供電的優(yōu)點(diǎn)是電源集中，便于維護(hù)，節(jié)省設(shè)備投資；其缺點(diǎn)有：1) 拉遠(yuǎn)距離有限制，當(dāng)傳送距離大于150 m時(shí)功耗大大增加，需要用3×16 mm2的銅芯電源線供電，如表1所示，單機(jī)供電距離最大為1.5 km左右，可滿足在小區(qū)停車場范圍的拉電需求，但成本將大大增加；2) 當(dāng)電壓不穩(wěn)定時(shí)直接導(dǎo)致遠(yuǎn)端設(shè)備掉電；3) 交流供電方式容易遭受雷擊，而逆變器采用的設(shè)備自保護(hù)方式經(jīng)常導(dǎo)致直接斷開遠(yuǎn)端負(fù)載，設(shè)備直接掉電；4) 交流電進(jìn)行遠(yuǎn)程拉電存在一定的安全隱患，風(fēng)險(xiǎn)比較大。

1.2.2 集中直流供電

集中直流供電解決方案采用一套直流電源系統(tǒng)[8]（即1個(gè)DC直流屏和后備電池組），既給BBU供電，同時(shí)通過拉遠(yuǎn)的方式對遠(yuǎn)端RRU進(jìn)行供電[9]，如圖3所示。

表1 直流遠(yuǎn)供線徑表

集中直流供電模式的特點(diǎn)：1) 安全性，局端輸出為對地懸浮的直流電，相比較交流電而言，安全性能更高，人為碰觸直流的任一極完全安全；2) 可維護(hù)性，局端采用模塊化結(jié)構(gòu)，支持熱插拔，設(shè)備更換維護(hù)簡便；3) 高效性，電源功率密度高，占用機(jī)架空間少；4) 高適用性，根據(jù)不同負(fù)載大小、傳輸電纜粗細(xì)、距離遠(yuǎn)近等工程實(shí)際情況，可現(xiàn)場調(diào)節(jié)局端饋線電壓（140/280 V）；5) 配置靈活性，遠(yuǎn)端設(shè)備安裝方式多樣，選擇靈活，體積小，安裝方便，提供雷擊保護(hù)、自動限流等功能，采用高效率電路，適合各類惡劣環(huán)境，但設(shè)備安裝在室外的要做好防雷設(shè)施。

集中直流供電方式需要一套直流的電源系統(tǒng)，安裝在有空調(diào)的密閉機(jī)房內(nèi)，同時(shí)近端配升壓設(shè)備，遠(yuǎn)端配降壓設(shè)備，需布放升壓設(shè)備與降壓設(shè)備間的電源線，在一定程度上增加投資。

圖3 集中直流供電解決方案

2 基于綜合施工成本模糊判定的供電模式

結(jié)合室內(nèi)覆蓋不同場景進(jìn)行分析，分別采取交流集中供電模式、直流集中供電模式和就近取電模式。設(shè)線纜面積為1、RRU到BBU距離為2、施工難度為3；則=[場景1，場景2，場景3]，如圖4所示。

圖4 不同應(yīng)用場景的隸屬函數(shù)及區(qū)間

(1)

1) 場景1 當(dāng)RRU距BBU線纜長度小于1000 m且在同一個(gè)物業(yè)點(diǎn)，走線簡單且無安全隱患，采用交流集中供電模式。

2)場景2 當(dāng)RRU距BBU線纜長度大于1000 m，且BBU位于局端機(jī)房時(shí)，從信源處引交流電進(jìn)行遠(yuǎn)供不好實(shí)施，線路上的壓降超出設(shè)備正常工作允許的過、欠壓范圍，且就近無供電設(shè)施等問題，采用直流集中供電模式。

3)場景3 當(dāng)BBU和RRU不在同一個(gè)物業(yè)點(diǎn)且無法接入、BBU與RRU間走線困難或RRU設(shè)備需求量較少，采用就近供電模式。

4)場景4 當(dāng)BBU和RRU位于同一建筑內(nèi)或BBU和RRU距離較近時(shí)，可采用部分RRU由BBU主機(jī)配置的整流模塊提供電源，其余RRU采用分散供電模式。

3 應(yīng)用驗(yàn)證

某小區(qū)RRU供電模式示意圖如圖5所示。目前的室內(nèi)設(shè)備BBU采用－48 V直流供電，如TD主機(jī)、愛立信RBS6601和華為DBS3900。

圖5 某小區(qū)RRU供電模式示意圖

這些設(shè)備的主機(jī)都是由BBU+整流模塊組成，其中整流模塊的作用是把220 V交流電轉(zhuǎn)換成－48 V直流電，只給BBU供電，表2為各型號設(shè)備整流模塊參數(shù)。

表2 各型號設(shè)備整流模塊參數(shù)

由表2可知，TD主機(jī)可提供1路端子給RRU使用，RBS6601可提供3路端子給RRU使用，DBS3900可提供1路端子給RRU使用。

應(yīng)用圖4與式(1)，根據(jù)距離模糊判定供電模式。根據(jù)線損壓降等影響，100 m內(nèi)可由BBU處布放2×6 mm2電源線供電給RRU；當(dāng)RRU距離超過100 m時(shí)，則采用分散供電模式，RRU采用就地取電。某小區(qū)各種RRU供電模式效果表如3所示。

表3 某小區(qū)各種RRU供電模式效果表

4 結(jié)語

采用多種供電方式對不同供電模式的分布式基站供電是目前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的新需求。結(jié)合不同場景和建設(shè)需求，合理設(shè)計(jì)室內(nèi)覆蓋工程中各種設(shè)備的供電方案，也是新時(shí)期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)實(shí)踐科學(xué)發(fā)展觀的必然。實(shí)際建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同應(yīng)用場景，采用合適的供電方案，這樣不僅能節(jié)省大量投資，優(yōu)化供電性能，還能提高工程建設(shè)速度，為提升業(yè)主感知度墊定良好的基礎(chǔ)。

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Design of RRU - BBU Power Supply Based on Fuzzy Decision of Comprehensive Construction Cost

Wu Xianhai

(Gongcheng Management Consulting Co., Ltd.)

As the existing communication power supply security system is difficult to adapt to the RRU-BBU distributed networking, a fuzzy decision method of power supply mode based on comprehensive construction cost was proposed. Firstly, the comprehensive construction costs of distributed power supply, centralized power supply and other classic power supply modes were analyzed. Secondly, combined with indoor coverage of different scenes, membership functions and subset of fuzzy decision were designed to realize RRU-BBU power supply design method based on fuzzy comprehensive judgment of construction cost. Finally, application validation was demonstrated. The results show that the proposed method can save a lot of investment and optimize the power supply performance.

Power Source Protection; Distributed Base Station; Decentralized Power Supply; Centralized Power Supply

吳先海，男，1986年生，本科，助理工程師，主要從事通信行業(yè)監(jiān)理研究。