基于5G网络的基站电源建设策略.pdf

Telecom Power Technology 107 Sep.25,2023,Vol.40 No.18 Telecom Power Technology 2023 年 9 月 25 日第 40 卷第 18 期电源与节能技术DOI：10.19399/ki.tpt.2023.18.036基于 5G 网络的基站电源建设策略樊一林1，秦剑涛2，冯其华1（1.华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310052；2.中国电信股份有限公司四川分公司，四川 成都 610041）摘要：随着我国经济的不断发展，5G 网络成为通信发展的重要研究对象。5G 的快速发展极大地推动了数字经济的发展，其基站具有高密度、高能耗特点，可以为基站设备的运行提供辅助。5G 基站电源作为 5G 网络的重要组成部分，其建设和应用面临较多难题。详细探讨 5G 网络的基站电源建设，以便最大化地实现 5G 基站电源供电安全效益和经济效益。关键词：5G 网络；基站电源；系统结构Power Supply Construction Strategy of Base Station based on 5G NetworkFAN Yilin1,QIN Jiantao2,FENG Qihua1(1.Huaxin Consulting Design&Research Institute Co.,Ltd.,Hangzhou 310052,China;2.China Telecom Co.,Ltd.,Sichuan Branch,Chengdu 610041,China)Abstract:With the continuous development of our countrys economy,5G network has become an important research object of communication development.The rapid development of 5G has greatly promoted the development of digital economy.Its base station has the characteristics of high density and high energy consumption.As an important part of 5G network,the construction and application of 5G base station power are faced with many problems.This paper discusses the construction of 5G base station power supply in detail,in order to maximize the security and economic benefits of 5G base station power supply.Keywords:5G network;base station power supply;system structure15G 网络基站电源的建设需求5G 网络基站电源的建设需要对现有网络通信基站进行扩容和改造，以最大限度地利用资源，缩短网络架构的部署时间。根据实际情况，中国铁塔公司将整合 3 大运营商现有的机房、铁塔等资源，实现资源的优化配置。目前，多家运营商共同使用同一铁塔、电力系统、基础设施资源已成为一种普遍现象，因此综合基站需要更大的能量来支持其运行，而基站电源的高效供电是关键。5G 相比 4G，一方面具有更广泛的连接功能，无论用户使用何种设备，都可以快速连接到网络；另一方面具有低能耗，极大地促进了智能设备的开发和研究，如人们目前常用的电子设备（手机、智能手环、电子手表等）。5G 基站供电系统往往由直流电源和交流电源 2 个部分组成。其中，直流电源系统由高频开关组合电源、蓄电池等组成。与传统基站的供电系统相比，5G 基站的实际用电需求发生了明显变化1。一方面，传统基站设备的功耗小，而 5G 基站设备的功耗提升明显；另一方面，5G基站的设备功能达到了更高水平，与传统基站的工作功率不符，且需要优化直流电源，提高了供电效率和质量2。25G 网络基站电源的选择2.1加强基站高耗能的合理规划随着 5G 业务逐渐成为当前运营商的主流业务形态，人们对 5G 网络提出了更高的要求。为了提高 5G网络基站电源的应用效能，保障5G网络的高价值应用，需要合理规划基站，准确定位故障问题。在实际维护过程中，管理单位需要注意持续优化告警信息。故障规则可以从多个维度进行分析和关联，将项目实施、财产搬迁、灾害预警、用户投诉、输电故障、活动信息、网络优化调整以及停电停站等信息纳入案例信息库。深度处理和分析相关信息，将其纳入可集中处理或不需要现场检修的工单，通过控制电网和区域调度单的数量，提高基站运行效率。5G 网络基站主要由供电设备、通信设备、照明设备以及空调设备 4 部分组成。其中，供电设备主要为基站内各种通信设备提供持续的电力供应，由电源和储能电池组成。近年来，5G 网络基站设备的功耗迅速增加，中国联通、中国移动、中国电信的共享基站能耗已超过 30 kW，同时通信容量增长了约 3 倍。根据目前的数据分析可知，未来基站的建设和改造需要综合考虑多种因素。首先，交流空开关要有足够的充裕度，以便后续扩容；其次，收稿日期：2023-07-21作者简介：樊一林（1981），女，河南信阳人，本科，助理工程师，主要从事移动通信管理等工作；秦剑涛（1973），男，四川成都人，本科，工程师，主要从事无线通信网络工程建设管理、网络规划和系统开发管理等工作；冯其华（1981），男，广东肇庆人，本科，工程师，主要从事移动通信、网络规划设计和工程项目管理等工作。2023 年 9 月 25 日第 40 卷第 18 期Sep.25,2023,Vol.40 No.18Telecom Power Technology 108 供电方面要有足够的升级空间，为后续基站的升级做准备；最后，要满足 5G 网络基站的不时之需，自由备电，以应对突发情况3。2.2加强 5G 网络基站电源的稳定性5G 通信基站主要由电源设备、通信设备、照明设备以及空调设备 4 部分组成。其中，电源设备主要用于为基站内各种通信设备提供持续的电力来源，主要由电源和储能电池组成，主要负责无线信号的实时接收和传输，保证无线信号的处理水平。该设备主要由有源天线单元、基带单元和网络传输设备 3 部分组成。5G 网络基站超过一半的网络瘫痪与能源供应有关。网络中断对主要涉及语音通话业务的 3G 网络和 4G 网络的影响相对较小。除语音业务外，4G 网络增加了移动支付业务，但该业务量相对较小，因此小规模网络中断造成的损失是可控的。5G 网络基站的电源能耗比 4G 基站高，5G 网络重要的业务主要包括虚拟现实/增强现实（Virtual Reality/Augmented Reality，VR/AR）、智能驾驶、智慧城市以及智能系统等，一旦网络中断，损失难以估计。因此，5G 网络基站电源建设的稳定性对 5G 网络基站的稳定运行至关重要。35G 网络基站电源的建设改造流程3.1加强改造蓄电池和二次下电5G 网络的发展是当前基站电源发展的重要趋势之一。随着 5G 技术的不断完善和商用进程的加快，越来越多的地区开始建设和部署 5G 网络基站电源。5G 网络具有高传输速度、低时延等特点，可以为人们提供高效的通信服务。然而，5G 网络基站电源建设改造是一项庞大的工程，需要充分考虑技术特点和实际需求。首先，加强对蓄电池改造相关内容的研究。工作人员需要关注 5G 网络基站设备的能源消耗情况。其次，在明确蓄电池运行所需功率后，应制定电池改造计划。例如，可以选择锂电池代替铅酸电池，因为锂电池的成本和容量优势更加明显。最后，分析二次下电改造的关键点，以保证输电设备的正常 运行4。当开关电源的交流电源处于断电状态时，电池会继续为满足要求的设备供电。但是，电力供应的数量有限，当电压下降到一定水平后，5G 网络基站的电源设备会断电，即第一次下电。二次下电指蓄电池对传输设备的持续供电，即当电池处于电压保护状态时，切断所有电源以保护电池。因此，需要重视 5G网络基站电源的建设，掌握技术要点，充分实现电源的实际工作功效，提高 5G 网络基站电源建设的经济效益。3.2加强改造整流模块与直流模块5G 网络中，5G 网络基站电源建设需要满足更高的覆盖范围需求，同时需要考虑更多的应用场景和服务质量需求，给 5G 网络基站电源建设带来了一系列挑战。首先，5G 网络基站电源建设需要更多的天线和射频单元，意味着基站的体积更大、功耗更高、布放更困难，需要更加复杂的调整。5G 网络基站电源建设需要更加密集的基站部署，使得基站之间的干扰和协同更加复杂，需要更加复杂的电源规划设计。其次，5G 网络基站电源建设需要支持更多的应用场景和服务质量需求，如大容量数据传输、低时延通信、高可靠性通信等，对 5G 网络基站电源的性能提出了更高的要求，需要基站具备更高的安全保护能力等。最后，5G网络基站电源建设需要采用智能化技术，如大数据技术、云计算技术、人工智能技术等。这些新技术需要5G网络基站电源建设具备更高的兼容性、更加完善的硬件和软件结构来支撑。传统基站由大量整流模块组成，且电池本身有充电需要，因此现有的整流模块难以满足5G网络基站电源设备的功能需求，需要对整流模块的相关设备进行扩容改造，重点是对基站的新增模块进行扩容，以满足 5G 通信网络的应用需求，同时需要重点研究转移与直接供给之间的过渡问题。在 220 V 电源的影响下，大量 5G 设备的加入会对城市电网造成较大的电力负担，影响 5G 设备的正常运行。随着 5G 设备的增加，功率转换压力逐渐增大。因此，要及时关注功率转换压力的变化并采取应对措施，以提高 5G 基站供电改造的质量和运营效益5。45G 网络基站电源建设的实施策略4.1加强基站电源的建设随着社会经济的不断发展，5G 业务成为基站电源建设的主要形式之一，对网络通信有着更高要求。要想提升基站电源的建设成效，为 5G 网络技术的高应用价值提供保障,需要在基站电源建设期间加强对光伏发电系统的精准定位。同时，在实际应用过程中，管理单位应重视对告警信息的优化，通过对光伏发电系统的多维度应用进行分析与关联，将光伏发电系统的应用纳入案例信息库中，并对关联性信息进行深入研究，以提升基站电源建设效率。基站电源建设是5G 网络实现全面覆盖、稳定运行的基础，纵观当前基站电源建设，普遍存在设备功耗增大、天线数量多 2023 年 9 月 25 日第 40 卷第 18 期 109 Telecom Power TechnologySep.25,2023,Vol.40 No.18 樊一林，等：基于 5G 网络的 基站电源建设策略等问题。同时,随着 5G 网络覆盖面的不断扩大，要想满足基站电源的实际需求，就要根据实际情况适当增大5G基站电源的建设密度。结合5G技术发展要求，可以采取小光伏发电系统来提升基站项目的建设水平。为确保基站电源的建设符合预期要求，要求建设人员重视对结合小基站与宏站的施工方案的应用。并以集中的方式进行集中单元（Centralized Unit，DU）的资源放置，编制契合基站电源运行要求的有源天线单元（Active Antenna Unit，AAU）基站细化分布方案，确保基站电源符合共享化要求。4.2加强铁锂电池组的应用与铅酸电池相比，铁锂电池在放电时间、物理能量比、适用性等方面都有一定的优势。在同等尺寸下，铁锂电池的存储容量可有效解决基站耗电机房承载能力不足的问题。但是，目前电池市场上的新型铁锂电池的价格较高，无法得到广泛应用。现阶段，常用的基站供电方式有以下3种。第一，铁锂电池。在 5G 网络基站电源的改造过程中，由于现有的建筑容量有限，铅酸电池的运行功耗无法满足基站设备的正常使用需求。在这种情况下，可以使用铁锂电池代替铅酸电池。这样虽然增加了电池的应用成本，但是提供的电能可以满足 5G 网络基站的应用需要，节省 5G 网络基站的应用空间，同时可以提高基站内的温度，降低基站内的空调能耗，降低 5G 网络基站电源的应用成本。第二，铁锂电池和铅酸电池通用模块。通常不同类型的电池不能混合使用，但是电池混合器的出现使不同电池的混合使用成为可能。铅酸电池与铁锂电池组合，可以增加 5G 网络基站电源的存储容量，节省空间，一定程度上降低了电池成本。该组合可以重复利用现有的基站电池，满足 5G网络基站的供电需求，达到节约资源、降低 5G 网络基站运行成本的目的。第三，加强对二次电池的重复利用。部分电动汽车更新电池后，原动力锂电池容量会衰减到原容量的70%，但锂电池可以重复使用。因此，要加强对电动汽车电池的回收利用，通过拆解获得单体电池，对电池进行测试和筛选，重新组装合格的电池，并进行定期的维护和抽查。动力锂电池的二次利用实现了资源的二次利用，能有效避免资源浪费，降低 5G 网络基站电源的建设成本6。现阶段，铅酸电池在高温环境下的使用寿命有所降低，而铁锂电池和动力锂电池能应用于高温环境，但成本较高。动力锂电池属于“二手”电池，规模受限且数量有限，无法广泛使用。因此，管理者需要根据 5G 网络基站的规模、功耗、现有条件合理选择基站供电方式。4.3加强光伏发电系统的应用目前，中国光伏发电技术正在快速发展，通过引进光伏发电系统可以有效降低用电量。光伏发电是将太阳能资源转化为电能的技术，可缓解电力供应压力，实现绿色可持续发展的目的。通过智能调控，优先使用光伏发电系统，可以有效减少基站应急电站电池的使用，节约成本。此外，光伏发电系统可用于基站的存储和应急，减少基站对传统蓄电池的依赖7。5结论5G 网络通信基站的深化发展，既是推动网络和业务转型的关键部分，也是我国进入信息化快速发展阶段的重要举措。如何在保证 5G 网络通信基站大规模建设的同时，提高5G网络通信基站的电源建设效率，是各大通信运营商高度关注的问题。在开展 5G 网络电源部署工作前，要重视对不同模式的运用，不断简化网络管理流程，确保 5G 通信的安全性，从而降低能耗的投入量，为 5G 网络的平稳推进提供重要保证。参考文献：1 胡先红，刘明明.移动通信 Small Cell 基站供电解决方案与趋势分析 J.中兴通讯技术，2017，23（4）：51-55.2 岑祺.5G 基站电源解决方案 J.电信快报，2019（8）：15-24.3 魏登锋，同朝辉.基于 5G 网络的基站电源建设探讨 J.数字通信世界，2019（11）：270.4 梁春，李祥锋.青岛市 5G 通信基站空间布局规划探讨 J.规划师，2021，37（7）：51-55.5 于建飞.5G 移动通信基站电磁环境分析与管理方法 D.北京：北京邮电大学，2021.6 张朋飞.5G 通信基站软件开发项目进度管理的研究 D.北京：北京邮电大学，2021.7 李鑫维.5G 移动通信基站基带处理板卡数字硬件设计与实现 D.北京：中国科学院大学，2020.