5G站点电源面临的挑战及解决方案研究

黄勤学

（中国电信股份有限公司 广州分公司，广东 广州 510000）

0 引 言

5G作为目前最先进的通信技术，其网络能力远超4G。在网络能力大幅提升的同时，意味着5G基站对设备功耗、容量等电源要求相比4G基站也有了较大的提高。目前，大部分现有的机房电源系统仅能满足4G的用电需求，在此情况下如何用科学的方法解决电源问题，对5G技术的建设运营起到一定的推动作用。

1 5G站点电源如今所面对的挑战

1.1 基站对电源的依赖性高

随着5G通信技术的发展进步，国内3大运营商相继开展5G建设工作。在5G建设运营的过程中，由于业务需求，5G基站设备容量及供电服务需求有所提高，造成基站用电量骤增。因此，5G站点建设也必须要完成好外电引入以及电源配套等方面的准备性工作。研究发现，实际中存在5G基站发生某些错误服务或是服务中断的问题。而传输与主设备原因在其中占据有较大的比例，其中半数以上的网络中断事件都与能源供应的连续性具有密切的联系。在2G和3G网络中，主要的业务是语音业务，发生较小范围的通信中断情况，所造成的影响较低，可以采取相关的措施控制损失[1]。在4G网络中，主要的业务由原先的语音业务拓展为移动支付和视频通话等，但是由于人们对于网络依赖程度不高，所产生的影响也较低。然而在5G网络主要使用的范围人工智能和虚拟技术等高可靠、低时延业务中出现断网，将会出现较大的安全问题。所以，5G基站当中的通信电源保障上的压力也非常大，在进行5G基站建设期间必须要配备有基站备用电源，才可以更好地保障其使用情况。

1.2 机房电源系统改造压力大、成本高

分布式的基站中实现了射频单元和基带单元的分离，将基带单元用集中的方式放置。集中的放置方式能降低租赁机房和新建机房的需求，大幅减少了协调物业的问题，同时在5G网络的新要求下有利于运营商共享。集中放置点需要容纳50个以上的BBU，因此当前机房普遍存在空间不足和散热不足问题，而且由于BBU采取堆叠形式放置，因此机房需要具备较高的承重压力。此外，因为运营商引入5G新频段，对机房的供电能力的要求也将更加严格，再加上如今5G基站站点容纳量增加，其总功耗也会相应增加，一般会高于100 kW[2]。在这一情况下，如果依旧采取现有通信机房，将会出现超负荷的情况，因此必须对基站电源系统进行全面的改造升级。这就造成机房尤其机房电源系统的改造成本高、改造压力大。通信机房外观如图1所示。

图1 通信机房外观

2 5G站点电源面临问题的解决措施

2.1 直流远程供电方式

远端设备、局端设备以及光电混合缆共同组成了直流远程供电系统。直流远程供电系统具有很好的普适性，适用于多种场景，可在住宅小区、超市以及商场等点对多的场景中使用，同时也可以满足火车站、高速公路、政府事业单位、商务写字楼以及村通工程等点对点的场景需求[3]。在实际的应用过程中，直流远程供电系统的优点突出。在市电出现停电问题时，基站依旧能正常运转，可以节约额外费用。在选址过程中，选址范围更广，不受市电供电问题约束，同时该方式能简化选址流程。直流远程供电系统的维护成本比较低，后期基本实现零维护工作，在进行线路施工期间具有极大的便利性[4]。此外，使用复合电缆不需要专门敷设传输电缆，可节省线路投资成本，而且直流远程供电系统的可靠性和安全性较高，可以避免传输线路因为雷电、强电入侵、漏电以及短路等情况影响到其正常的运行。一旦运行线路出现了故障，局端将会停止输出电压，只保留小于40 V的线路检测电压输出，并在1 min内恢复供电，有效保证维护人员安全以及线路安全。

2.2 直流系统升压方式

直流系统升压传输方式是将-48 V的直流供电系统电压提升到57 V输出，给5G大功率模块供电。这一做法优势在于，在系统电压升高后，负载功耗一致的情况下，电缆的流经电流会降低，则可适当减小所需的电缆线径，从而达到降低线缆采购成本的目的。同时，这种方式的可操作性强，对其他设备的干扰小。在实际的升压操作下只需要设定好直流供电系统电压值，无需新增供电设备，无额外成本，同时不会影响到用电设备的正常运行[5]。

2.3 铁锂电池备电方式

相比于铅蓄电池，铁锂电池的优势在于能量体积、工作温度以及循环放电次数方面。在同样的体积条件下，铁锂电池的备电能力高于铅蓄电池两倍，当前机房当中承重不足的问题就可以得到解决[6]。此外，铁锂电池的工作温度范围较大，对环境温度要求较低，可适当提升机房的空调设定温度，实现节能减排的效果。

如今，通信基房中使用铁锂电池的模式大致分为如下3种。第一种模式，单独使用铁锂电池备电。这种模式适用于机房空间存在一定限制或机房楼板承重能力低的场景。第二种模式，采用铅酸、铁锂电混搭，不同厂家、型号以及不同时期的蓄电池都不能直接混接。在实际工作中，通常采用电池合路器实现铅酸蓄电池以及铁锂电池的混搭，在投资受限的情况下，提高了电池的备电能力高，降低网络维护、建设以及运营成本。第三种模式，多电池组梯式备电，利旧可用的电池单体，按需求对电池进行配对，重新组成电池组。

3 结 论

通信电源及设备应用创新有利于推进5G网络的建设和发展。在5G网络蓬勃发展的道路上，对于5G的配套电源建设和运行方式也提出了更高的要求。5G电源系统不仅要满足更高容量的需求，而且要满足不间断的供电需求，还要考虑备电时长等需求。在未来5G建设中，要积极做好通信电源新设备与新技术相结合，为5G技术能够在我国发挥出更大的作用打下坚实的基础。