5G網(wǎng)絡(luò)基站電源配套改造方案的探討

許鵬飛?趙偉超?呂晨

摘要：5G網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行的過(guò)程中具備高速率、低時(shí)延、海量連接等特征，因此在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中所需要的功耗明顯增加，對(duì)于基站中的電源配套有著更高的要求。但是原有的網(wǎng)絡(luò)基站的電源配套設(shè)施和5G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求有著一定的差異性，因此為了保障5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要對(duì)原有基站中的電源配套設(shè)施進(jìn)行有效的改造與升級(jí)。本文基于此，先簡(jiǎn)單分析對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)基站電源配套進(jìn)行改造的必然性，后重點(diǎn)分析5G網(wǎng)絡(luò)基站電源配套改造的實(shí)際措施，希望可以為我國(guó)現(xiàn)階段5G網(wǎng)絡(luò)基站電源配套的改造方案提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng)絡(luò)基站；電源配套；改造方案

截至2022年6月14日，我國(guó)5G基站數(shù)達(dá)161.5萬(wàn)個(gè)，現(xiàn)階段我國(guó)已建成了全球技術(shù)領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，并且在其中的一些關(guān)鍵核心技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了有效突破。伴隨著我國(guó)5G技術(shù)的逐步發(fā)展與推廣，5G和對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的實(shí)際特征，我國(guó)未來(lái)5G基站的總數(shù)很可能會(huì)超過(guò)4G，整體的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模較為巨大，因此其建設(shè)任務(wù)也較為繁重，但是基站作為基礎(chǔ)的配套設(shè)施及建設(shè)是保障物質(zhì)技術(shù)發(fā)展和運(yùn)行的基本保障，可以在實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中，需要重視基站的不斷建設(shè)，同時(shí)也需要對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)基站的建設(shè)方案進(jìn)行相應(yīng)的探究。為了能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，需要對(duì)基站的配套進(jìn)行有效的升級(jí)改造，而基站電源配套則是改造過(guò)程中的重點(diǎn)內(nèi)容，需要對(duì)其進(jìn)行格外關(guān)注。

一、5G網(wǎng)絡(luò)基站電源配套實(shí)現(xiàn)改造的必然性

5G技術(shù)的快速發(fā)展實(shí)現(xiàn)了熱點(diǎn)城市和區(qū)域之間的快速部署，體現(xiàn)了相關(guān)技術(shù)自身的優(yōu)越性。但是與此同時(shí)伴隨著技術(shù)的快速發(fā)展和需求的相應(yīng)變化，也需要對(duì)原有的基站進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)與改造，通過(guò)這樣的方式能夠有效地滿足新技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)需求，所以在一定程度上為后續(xù)一些技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展提供有利條件。5G技術(shù)主要是實(shí)現(xiàn)了原有頻段之上的升級(jí)，相比較而言所應(yīng)用的實(shí)際頻率明顯更高，而且相比較而言基站的數(shù)量也實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的增加。而這些大量的基站則是為了更好地維護(hù)5G技術(shù)頻段應(yīng)用的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也能夠有效地配合其他相關(guān)技術(shù)應(yīng)用方面的實(shí)際需求?；诎l(fā)展的實(shí)際情況，5G技術(shù)在我國(guó)的推廣和應(yīng)用的范圍較為廣泛，而且在短短的幾年之內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展成熟，尤其是我國(guó)基礎(chǔ)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商在技術(shù)方面能夠有效地實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和4G天線的合路，為工程建設(shè)提供了更高的便利性。

另外伴隨著5G技術(shù)的發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò)隔離度方面所具備的優(yōu)勢(shì)也更為突出，因?yàn)橄啾容^以往的技術(shù)模式，5G技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中所需要的水平隔離度明顯較小，這也在一定程度上表示伴隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展成熟，5G技術(shù)自身的優(yōu)越性也更加顯著，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中這些技術(shù)的應(yīng)用都可以帶來(lái)較大的影響因素。而基于5G技術(shù)自身所擁有的隔離度方面的優(yōu)勢(shì)，可以為存量空間的合理規(guī)劃提供必要的技術(shù)支持，同時(shí)在另一種程度上，也為現(xiàn)有的基站改造提供了更為便捷、高效的途徑，基站的升級(jí)改造是發(fā)展的必然趨勢(shì)。尤其由于現(xiàn)階段5G基站的發(fā)展對(duì)于電源方面的需求有了較為明顯的變化，致使5G基站所需要的能耗也成倍地增加，雖然5G技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)階段通信發(fā)展發(fā)揮了明顯的優(yōu)勢(shì)作用，但是對(duì)于功耗需求的增加也在一定程度上抑制了5G網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展。

所以在現(xiàn)階段針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)基站升級(jí)改造的過(guò)程中，需要格外關(guān)注電源配套方面的改造，能夠?yàn)槠浣ㄔO(shè)更為清晰的電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也能夠精準(zhǔn)地計(jì)算基站自身所具備的供電能力和滿足當(dāng)前5G基站關(guān)于能耗的實(shí)際需求?？梢栽诂F(xiàn)有的基站基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的改造，構(gòu)建更為合理的5G基站電源輸出方案，通過(guò)這樣的方式保障整個(gè)基站的正常運(yùn)行。所以在現(xiàn)階段的發(fā)展過(guò)程中，需要認(rèn)識(shí)到5G技術(shù)和基站建設(shè)所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)作用，同時(shí)也需要認(rèn)識(shí)到5G網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)中所存在的不足，因此需要對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)基站電源配套進(jìn)行有效的改造升級(jí)，這也是5G技術(shù)發(fā)展的必然需求。

二、5G網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

為保證5G網(wǎng)絡(luò)基站電源配套改造方案的合理性與科學(xué)性，在改造之前要做好充足的準(zhǔn)備工作，結(jié)合實(shí)際情況展開(kāi)思考和分析，明確5G網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上完成后續(xù)一系列工作。在5G基站建設(shè)中，要保證信號(hào)能通過(guò)電磁波在空間中自由傳播，這就需要精準(zhǔn)計(jì)算距離，考慮到距離與傳播效果的影響。一般來(lái)說(shuō)當(dāng)距離到達(dá)一定遠(yuǎn)度，就會(huì)隨著距離加大而提高頻率、擴(kuò)大損耗。

在相同覆蓋區(qū)域內(nèi)，一般采用850M、1.8G、2.1G、2.6GMHz進(jìn)行組網(wǎng)，通過(guò)科學(xué)精準(zhǔn)地分配盡量降低基站建設(shè)的數(shù)量，減少人力、物力、財(cái)力等方面的損耗。在電信、聯(lián)通和移動(dòng)三大主要運(yùn)營(yíng)商中，其所選擇的頻段有所差異，因此呈現(xiàn)出來(lái)的效果也有所不同，總計(jì)加起來(lái)預(yù)計(jì)基站數(shù)能達(dá)到560萬(wàn)+。

三、5G網(wǎng)絡(luò)基站電源配套改造措施

（一）外市電改造

5G基站的建設(shè)毫無(wú)疑問(wèn)增加了基站的功耗，已經(jīng)建設(shè)完成并且投入使用的5G網(wǎng)絡(luò)基站，在運(yùn)行過(guò)程中平均的功耗能夠達(dá)到20千瓦以上，所以對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)存量站的穩(wěn)定運(yùn)行，提出了較大的挑戰(zhàn)。但是為了保障5G網(wǎng)絡(luò)基站的平穩(wěn)運(yùn)行，能夠有效地滿足其發(fā)展的實(shí)際需求，為其提供足夠的能耗?；窘ㄔO(shè)的過(guò)程中，需要對(duì)電源配套實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的改造，能夠有效地滿足現(xiàn)階段基站發(fā)展的實(shí)際需求。而在實(shí)際改造的過(guò)程中，首先就要對(duì)外市電進(jìn)行改造，因?yàn)橥馐须姷娜萘?，將?huì)影響到整個(gè)基站的實(shí)際運(yùn)行情況。故而在實(shí)際改造的過(guò)程中需要考慮到基一站機(jī)房?jī)?nèi)各項(xiàng)設(shè)備的實(shí)際功耗、電池的充電功率和其他各類(lèi)電機(jī)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，通過(guò)對(duì)這些情況的了解，能夠?qū)Ξ?dāng)前整個(gè)基站的實(shí)際運(yùn)行情況所需的能耗做到一個(gè)較為清晰的掌握，可以根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行具有針對(duì)性地改造。根據(jù)對(duì)實(shí)際情況的了解可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前基站中的市電冗余量并不能滿足5G基站建設(shè)中新增的一些能耗需求，所以需要對(duì)當(dāng)前基站中以下幾個(gè)方面進(jìn)行相應(yīng)的改造。

①為了確?；局兴褂玫淖儔浩鞯娜萘磕軌蛴行У貪M足基站運(yùn)行的實(shí)際需求，需要對(duì)當(dāng)前變壓器實(shí)際情況進(jìn)行探究，如果在此過(guò)程中容量滿足需求，但是引接線僅小于4×25mm，則可以考慮更換電纜。

②如果基站中原有的接火點(diǎn)為單相，可以將其改造為三相電，因?yàn)榘殡S著5G能耗需求的增加，只有將其改造為三相電才能夠滿足基站運(yùn)行的需求。

③在改造的過(guò)程中要確保所使用的引接線能夠滿足實(shí)際的需求，但是如果所使用的設(shè)備、變壓器的容量明顯超負(fù)荷的時(shí)候，為了能夠保障整個(gè)基站的平穩(wěn)運(yùn)行，也需要額外新增一路外市電，同時(shí)交流配電箱和開(kāi)關(guān)的電源系統(tǒng)也需要適當(dāng)?shù)卦黾?，能夠有效地滿足電量的實(shí)際需求。

④另外如果原先基站的電源配套設(shè)備在引接線方面并不能滿足現(xiàn)階段基站發(fā)展的實(shí)際需求，可以考慮基站的實(shí)際情況是否能夠搭建一路新的外市電和配套電源，通過(guò)這樣的方式能夠有效地滿足當(dāng)前基站對(duì)于電量的需求。因?yàn)樵葮?gòu)建的網(wǎng)絡(luò)基站只有一套供電系統(tǒng)能夠提供的電量較為有限，所以需要通過(guò)新增一套供電系統(tǒng)，讓兩套供電系統(tǒng)同時(shí)供電，能夠有效地滿足5G網(wǎng)絡(luò)基站的實(shí)際需求。

（二）交流配電箱的改造

在原有基站建設(shè)的過(guò)程中，所配備的常規(guī)存量站的交流配電箱，其容量一般都是63A，也有一部分所配備的交流配電箱的容量為100A，但是這兩種配電箱的容量都不能滿足，現(xiàn)階段5G技術(shù)系統(tǒng)在運(yùn)行中對(duì)于交流負(fù)荷的實(shí)際需求。所以現(xiàn)階段基站中的常規(guī)存量站并不能滿足實(shí)際的需求，需要對(duì)交流配電箱進(jìn)行更換或者改造，根據(jù)實(shí)際的情況5G網(wǎng)絡(luò)基站所應(yīng)用的交流配電箱的容量最好不小于100A，故而5G網(wǎng)絡(luò)基站的交流配電箱的改造需要根據(jù)自身實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的改造與升級(jí)。

（三）組合開(kāi)關(guān)電源的改造

目前大部分已經(jīng)構(gòu)建完成，并且投入使用的網(wǎng)絡(luò)基站的常規(guī)存量站的組合開(kāi)關(guān)容量，最初都是將容量設(shè)置為300A或者是600A，這一容量在最初設(shè)置的過(guò)程中能夠滿足整個(gè)基站的實(shí)際需求。隨著5G技術(shù)系統(tǒng)的推廣，對(duì)于直流負(fù)荷需求為150A，但是最初有關(guān)于開(kāi)關(guān)電源機(jī)架容量的設(shè)置與實(shí)際的情況有著實(shí)際的出入，并不能有效地滿足當(dāng)前5G系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際需求，因此需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的改造。而針對(duì)原有組合開(kāi)關(guān)電量容量或端子配置明顯不足情況的時(shí)候，改造的過(guò)程中可以按照以下方式進(jìn)行。

①由于最初所設(shè)置的組合開(kāi)關(guān)電源機(jī)架容量和現(xiàn)階段物質(zhì)系統(tǒng)所需求的直流負(fù)荷需求有著明顯的差異性，因此在改造的過(guò)程中可以先嘗試是否可以通過(guò)擴(kuò)容來(lái)滿足相應(yīng)的需求。而且擴(kuò)容整流模塊這一類(lèi)方案能夠有效地節(jié)省人力與物力，并不需要對(duì)整個(gè)原有的系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模的改造，整體而言是較為理想的改造方案，但是在實(shí)際過(guò)程中需要確保擴(kuò)容模塊與原有的模塊要保持一致性。

②但是如果實(shí)施了擴(kuò)容整流模塊這一方案，最終新增的整流模塊并不能夠?qū)崿F(xiàn)有效的運(yùn)行，最終導(dǎo)致整個(gè)模塊停產(chǎn)，當(dāng)這一情況發(fā)生的時(shí)候，也可以考慮是否增加或者是替換原有的開(kāi)關(guān)電源。另外如果擴(kuò)容之后新增的整流模塊能夠有效地運(yùn)行，沒(méi)有出現(xiàn)模塊停產(chǎn)的情況，最終擴(kuò)容以后的整個(gè)組合開(kāi)關(guān)電源機(jī)架的容量仍舊無(wú)法滿足相關(guān)的需求，在此情況之下也可以考慮替換或新增開(kāi)關(guān)電源?；谡麄€(gè)5G網(wǎng)絡(luò)基站系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，為了滿足系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要對(duì)基站電源配套進(jìn)行相應(yīng)的改造，但是改造則需要花費(fèi)大量的時(shí)間、人力與財(cái)力，所以在改造的過(guò)程中只需要盡量地考慮直接的情況，節(jié)省人力物力。所以在組合開(kāi)關(guān)電源改造的過(guò)程中，為了可以滿足容量的需求就要對(duì)其中的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行有效的把控，爭(zhēng)取在不對(duì)整個(gè)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行大規(guī)模改造的基礎(chǔ)上能夠滿足系統(tǒng)的正常運(yùn)行需求，有效地節(jié)省了人力、物力與財(cái)力。

③除此以外也需要考慮到，如果改造以后的組合開(kāi)關(guān)電容自身的容量能夠滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需求，但是剩余的端子卻明顯不足的時(shí)候，則要考慮在原有的基礎(chǔ)上新增一個(gè)直流配電箱，通過(guò)這樣的方式確保能夠滿足整個(gè)5G系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)于直流負(fù)荷的實(shí)際需求。

（四）蓄電池改造

在對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)基站電源配套方案進(jìn)行改造的過(guò)程中，需要對(duì)原有的基本情況進(jìn)行分析，首先原先作為常規(guī)的存量站的蓄電池容量一般會(huì)維持在300～600Ah之間，極少情況會(huì)突破這一數(shù)值。而5G系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)于電池的需求相比較而言更為精確，需求一般為400～500Ah。由此可以看出，原有基站的蓄電池所擁有的容量配置明顯區(qū)別5G系統(tǒng)，對(duì)電池的需求有著較大的差異性。所以在現(xiàn)階段的發(fā)展過(guò)程中，也需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的改造。而在具體改造的過(guò)程中，也需要考慮到以下幾種情況。

①首先要對(duì)基站的電池的室內(nèi)存放空間進(jìn)行考察，如果基站的蓄電池室內(nèi)存放地區(qū)存有足夠當(dāng)量的擴(kuò)容空間，則可以考慮直接進(jìn)行擴(kuò)容，在擴(kuò)容的過(guò)程中格外注意核實(shí)稱(chēng)重是否可以滿足實(shí)際的需求即可。但是如果基站室內(nèi)并不具備足夠的擴(kuò)容空間，則可以考慮更換更大容量的蓄電池，或者是對(duì)基站整個(gè)建設(shè)空間進(jìn)行全面的考察，如果實(shí)際的情況允許則可以新增室外柜或者是蓄電池。這些方案都是基于擴(kuò)容的實(shí)際需求，針對(duì)室內(nèi)室外的實(shí)際情況來(lái)適當(dāng)?shù)卦黾有铍姵貋?lái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容的需求。

②但是基于一些基站自身建設(shè)的實(shí)際情況，屬于一些較為特殊的地點(diǎn)，或者是整個(gè)基站的機(jī)房空間十分緊張，室內(nèi)室外都不具備增加額外蓄電池的條件。當(dāng)這一情況發(fā)生的時(shí)候，則考慮將現(xiàn)有的電池替換為梯次電池，因?yàn)樘荽坞姵叵啾容^而言比基站所應(yīng)用的一些常規(guī)鹽酸電池能儲(chǔ)備更多電量，其前提是在同等面積和同等重量的情況下。

（五）機(jī)房空調(diào)改造

基于網(wǎng)絡(luò)基站衛(wèi)生建設(shè)的實(shí)際情況，為了保障基站中各個(gè)運(yùn)輸設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，需要進(jìn)行機(jī)房空調(diào)改造。因?yàn)闄C(jī)房空調(diào)會(huì)影響到機(jī)房?jī)?nèi)溫度，而溫度又會(huì)影響到設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，所以在5G網(wǎng)絡(luò)基站電源配套設(shè)施改造的過(guò)程中也需要對(duì)機(jī)房空調(diào)進(jìn)行重點(diǎn)改造。

在實(shí)施改造的過(guò)程中，首先需要對(duì)于機(jī)房空調(diào)總制冷需求做到有效的掌握，根據(jù)冷量的總需求來(lái)制定初步的改造方案和明確空調(diào)的配置需求。而且在對(duì)機(jī)房空調(diào)改造的過(guò)程中，一般情況之下都是在已有的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的改造，所實(shí)行的改造方案是充分結(jié)合了現(xiàn)階段機(jī)房空調(diào)配置需求以后所進(jìn)行的，通過(guò)這樣的方式確保改造完成之后的機(jī)房空調(diào)，有效地控制機(jī)房?jī)?nèi)的溫度，確保能夠完全滿足5G和傳輸?shù)仍O(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的需求。但是如果機(jī)房空調(diào)改造的方案并不能夠有效地滿足需求，可是受到一些外在因素的影響不得不進(jìn)行空調(diào)的更換。在更換的過(guò)程中需要結(jié)合空調(diào)安裝的實(shí)際空間來(lái)考慮是新增空調(diào)數(shù)量還是替換原有的舊空調(diào)，不管是哪一種改造方案，最終都需要結(jié)合實(shí)際的情況來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)性分析。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，5G網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)的主要目的就是為了促進(jìn)我國(guó)通信行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，因?yàn)橥ㄐ判袠I(yè)是保障社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。但是5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行對(duì)基站的需求與以往基站建設(shè)等各方面的需求有著較大的差異性。尤其是5G基站在能耗方面的需求明顯增加成了抑制5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要因素，因此在5G的發(fā)展過(guò)程中，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)基站中的電源配套進(jìn)行有效的改造，以此來(lái)構(gòu)建更為科學(xué)合理的電源方案，確保5G網(wǎng)絡(luò)基站的穩(wěn)定運(yùn)行。

作者單位：許鵬飛 趙偉超 呂晨 河南省信息咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究有限公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]涂攀科.5G基站電源節(jié)能改造方案研究[J].信息系統(tǒng)工程，2022（03）：8-11.

[2]李貴生.現(xiàn)網(wǎng)5G基站電源配套改造的研究與應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（06）：52-53.

[3]田成立.5G基站在地鐵隧道內(nèi)的電源配套解決方案探索構(gòu)架[J].通信電源技術(shù)，2021，38（02）：89-91.

[4]李曉東.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[J].通信電源技術(shù)，2021，38（02）：220-222.

許鵬飛（1987-），男，河南滎陽(yáng)，工程師，研究方向：5G基站電源配套相關(guān)研究。