現(xiàn)網(wǎng)5G基站電源配套改造的研究與應(yīng)用要點(diǎn)構(gòu)架

李曉東

（吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

0 引 言

5G在一定程度上代表了當(dāng)前信息通信技術(shù)的發(fā)展方向，如構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)等，對(duì)于推進(jìn)我國(guó)科技發(fā)展至關(guān)重要?；诖?，在改造建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中有必要深入研究與分析5G的特點(diǎn)與要求，挖掘具體改造需求，并結(jié)合實(shí)際情況制定一系列切實(shí)可行的改造措施[1]。

1 5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備特點(diǎn)

5G通信技術(shù)的發(fā)展以4G通信技術(shù)為基礎(chǔ)。5G網(wǎng)絡(luò)中采用的無(wú)線接入網(wǎng)架構(gòu)也是從4G基礎(chǔ)上演變過(guò)來(lái)的，主要包括3級(jí)結(jié)構(gòu)，即集中單元、分布單元以及有源天線單元。建設(shè)與使用5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)多會(huì)經(jīng)歷建網(wǎng)初期和中后期兩個(gè)階段，不同階段的結(jié)構(gòu)存在明顯不同。隨著網(wǎng)絡(luò)升級(jí)結(jié)構(gòu)的變化，相應(yīng)的會(huì)改變主設(shè)備的體積、重量以及功率值等。5G通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中相關(guān)部門必須密切關(guān)注各種參數(shù)，諸如AAU尺寸、重量以及功率等，通過(guò)研究不同類型的設(shè)備來(lái)更好地明確影響網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備負(fù)荷的因素，并在此基礎(chǔ)上采取一系列切實(shí)可行的措施來(lái)有效控制干擾[2]。

1.2 5G網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用過(guò)程中通常會(huì)涉及各種新技術(shù)，如MIMO和C-RAN等，并且還會(huì)涉及到各項(xiàng)操作，如智能微小分區(qū)等，這些技術(shù)和操作對(duì)基站參數(shù)提出了很高的要求。在傳輸和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)通常會(huì)涉及到基站位置、分布數(shù)量以及精細(xì)規(guī)劃配比各種參數(shù)（干擾、能效以及下傾角等）等問(wèn)題。站在整體角度上，相比較于4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)功能、參數(shù)及算法等方面都有顯著提升。相關(guān)企業(yè)需在節(jié)約成本的基礎(chǔ)上，認(rèn)真分析5G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，研究其與4G網(wǎng)絡(luò)基站的差異，并重視相關(guān)技術(shù)參數(shù)，引進(jìn)更先進(jìn)的設(shè)備，從而更好地改造5G基站電源配套設(shè)施[3]。

2 改造方向

在現(xiàn)網(wǎng)中設(shè)計(jì)GRS信號(hào)（小區(qū)專用參考信號(hào)），該信號(hào)直接關(guān)系到用戶介入性能和業(yè)務(wù)速率，但與5G網(wǎng)絡(luò)沒有關(guān)系，因此在測(cè)量網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和業(yè)務(wù)能力指標(biāo)時(shí)可以改為其他信號(hào)，如直接序列擴(kuò)頻信號(hào)[4]。

在5G網(wǎng)絡(luò)中為幫助現(xiàn)網(wǎng)基站進(jìn)一步提高垂直維度上的信號(hào)覆蓋能力和靈活性，可以借助Massive MIMO技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但引用這項(xiàng)技術(shù)會(huì)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)的各種參數(shù)產(chǎn)生很大影響，諸如網(wǎng)絡(luò)整體覆蓋與干擾性等?；诖?，有必要在現(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)上結(jié)合各類Massive MIMO技術(shù)的天線建模。核算最佳配置參數(shù)時(shí)需參考當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，如業(yè)務(wù)需求和地域特點(diǎn)等[5]。應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中有必要結(jié)合4G現(xiàn)網(wǎng)，并科學(xué)地采集、整理以及分析當(dāng)前應(yīng)用過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)，如地圖和路測(cè)等[6]。今后5G網(wǎng)絡(luò)還會(huì)被應(yīng)用到URLLC和mMTC等各種場(chǎng)景中，因此在現(xiàn)網(wǎng)改造過(guò)程中需充分考慮各種因素，如CU分離和DU集中等，方便以后能夠找到相適應(yīng)的基站設(shè)備基礎(chǔ)[7]。5G網(wǎng)絡(luò)具有很高的精度與復(fù)雜度，為更好地完成改造工作，需改動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)中的天線權(quán)值設(shè)置，科學(xué)地調(diào)整高精度地圖和射線跟蹤模型。

5G網(wǎng)絡(luò)下，現(xiàn)網(wǎng)基站配套設(shè)施須與技術(shù)發(fā)展的實(shí)際需求相符?；镜倪\(yùn)行過(guò)程包括諸多內(nèi)容，如交流市電引入線路、交直流配電設(shè)備、油機(jī)發(fā)電機(jī)組、整流設(shè)備以及蓄電池等，其電源配套結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基站電源配套結(jié)構(gòu)

5G基站建設(shè)過(guò)程中會(huì)用到各種設(shè)備，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的消耗比較大，導(dǎo)致現(xiàn)網(wǎng)基站電源配套設(shè)施與5G基站的建設(shè)需求之間存在很大差異，需在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)地改造。若只考慮一處基站新增5G，外市電需要對(duì)站點(diǎn)、交流配電箱以及空調(diào)等進(jìn)行相應(yīng)的改造，它們的改造占比分別為26%、18%以及25%。

3 應(yīng)用要點(diǎn)架構(gòu)

3.1 有效配置電池

電能是基站實(shí)現(xiàn)5G功能的一個(gè)重要物質(zhì)基礎(chǔ)。建設(shè)過(guò)程中為滿足系統(tǒng)的運(yùn)行需求，需要適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)充電容。為防止不同規(guī)格的電池在使用過(guò)程中出現(xiàn)相克的情況，需科學(xué)地選擇電池規(guī)格。在施工過(guò)程中混用不同類型和規(guī)格的電池會(huì)損壞設(shè)備，因此需嚴(yán)格按照合理性原則選擇電池電容，防止出現(xiàn)電容過(guò)大或過(guò)小的情況[8]。電容過(guò)大會(huì)浪費(fèi)電能，無(wú)法合理地應(yīng)用資源，而電容過(guò)小則很難支持設(shè)備正常運(yùn)行，嚴(yán)重情況下還會(huì)損壞設(shè)備。此外，配備電池時(shí)還需科學(xué)地控制資金，確保能夠用最小的成本來(lái)獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。相關(guān)人員需對(duì)比分析停電數(shù)據(jù)，并按照統(tǒng)計(jì)的結(jié)果來(lái)控制資金投放[9]。

3.2 電源配套改造測(cè)算流程

精細(xì)化設(shè)計(jì)過(guò)程中通常會(huì)涉及前期數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分析、容量測(cè)算以及方案制定與審核等因素。為準(zhǔn)確地制定方案，需嚴(yán)格按照電源配套改造測(cè)算流程進(jìn)行，如圖2所示。

圖2 電源配套方案改造測(cè)算流程

3.3 創(chuàng)新應(yīng)用開關(guān)電源

開關(guān)電源是現(xiàn)網(wǎng)5G基站電源配套改造的一項(xiàng)重要內(nèi)容。改造時(shí)必須立足于實(shí)際需求，保障現(xiàn)網(wǎng)基站電源配套設(shè)施的完整性[10]。通過(guò)改造開關(guān)電源可以進(jìn)一步提高電源性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的科學(xué)控制，確保在5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行期間能夠按照實(shí)際需求科學(xué)分配交變電流和直流電流。改造開關(guān)電源時(shí)需根據(jù)一定的配置原則，針對(duì)10個(gè)以上的模塊，有必要配置1個(gè)開關(guān)電源。當(dāng)前隨著5G通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，需在原有基站的基礎(chǔ)上進(jìn)一步創(chuàng)新和改造開關(guān)電源[11]。

3.4 創(chuàng)新性的解決外市電

現(xiàn)網(wǎng)5G基站電源配套改造的關(guān)鍵在于改造外市電，這項(xiàng)改造相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，改造過(guò)程中耗費(fèi)的人力和物力資源較多。為保證改造的合理性，相關(guān)人員需要深入分析與研究改造環(huán)節(jié)，科學(xué)統(tǒng)計(jì)與分析專業(yè)數(shù)據(jù)。由于5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)電容量的需求較大，傳統(tǒng)電容量很難滿足要求，因此需要在傳統(tǒng)電容量的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗脑臁＞唧w改造時(shí)為確保電容量與各項(xiàng)需求相符，可以直接調(diào)用公式計(jì)算，并可以采用合適的方式擴(kuò)大計(jì)算，從而得出相應(yīng)的電容量。通信穩(wěn)定情況下，5G網(wǎng)絡(luò)比4G網(wǎng)絡(luò)消耗更多的能源。一般情況下，基站每增加一個(gè)功能，所造成的外市電量消耗便會(huì)同步增加原來(lái)的兩倍。為了減少改造的成本，需要采取一定的資源共享措施，以資源共享的方式來(lái)準(zhǔn)確計(jì)算出全部基站所需配置的具體電容量，通常不同改造地點(diǎn)所采用的外市電改造措施也不同。實(shí)際改造過(guò)程中，如需擴(kuò)容改造原基站，則需要將一些其他裝置適當(dāng)?shù)靥砑拥较鄳?yīng)部位。比如，將變壓器和電流開關(guān)增設(shè)到重點(diǎn)部位，這對(duì)于提高電容量至關(guān)重要，也可以將外市電設(shè)備設(shè)置到對(duì)應(yīng)的變壓器和開關(guān)部位。在電纜中引入外市電低電壓時(shí)，需要滿足載流量、壓降以及機(jī)械強(qiáng)度等要求。此外，外市電的改造效果一定程度上與基站的穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)。傳統(tǒng)基站市電容量是通信設(shè)備、蓄電池充電以及空調(diào)最大負(fù)荷的綜合，為降低負(fù)荷數(shù)，需要借助市電削峰技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。高峰時(shí)期需要避免電池充電行為，否則極易導(dǎo)致停電。外市電改造需要投入的成本費(fèi)用不多，對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)更具適用性，可以有效緩解相關(guān)企業(yè)的資金壓力[12]。

4 結(jié) 論

隨著5G網(wǎng)絡(luò)及其技術(shù)的日益發(fā)展與成熟，為更好地滿足網(wǎng)絡(luò)需求，需要積極推動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)5G基站電源配套的改造，確保相關(guān)設(shè)施與實(shí)際需求相符，從而促進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步。