试述5G时代通信电源系统的挑战和解决方案

石 蕾

（国家能源集团泰州发电有限公司 江苏 泰州 225327）

1 引言

移动数据流量的快速增长为人、物间的通信提供了便利，在构建经济数字化转型过程中，5G技术应运而生。在网络建设过程中，通信电源系统属于资源系统，在5G技术发展过程中要满足不同网络环境需求，同时也要适应5G网络建设需求。

2 5G电源系统网络架构概述

2.1 网络架构

5G网络和4G网络比较，加速网络传输的效率，提高连接稳定性，节省费用和能源，增加了系统规模和容量。5G网络技术的业务场景主要是加强移动宽带、海量物联以及高可靠、低延时连接的工作内容，可通过应用移动车辆服务实现低延时、超可靠的场景连接。5G接入网结构包括AAU、DU、CU三级结构。在5G建设初期，宏站作为RAN网络工作部署，随着5G技术的扩展，对于超低时延业务需求量增加。因此，大量的AAU、DU和CU结构的分离规模被CRAN广泛应用。机房网络架构是由汇聚机房、机楼、接入节点等内容组成，业务汇聚机房有着疏导和汇聚的作用，同时它也能集中部署节点。

2.2 通信电源系统运行标准

通信电源系统作为网络建设的资源系统，是5G时代发展中出现的新挑战，它需要考虑如何在4G技术上实施5G网络建设需求，同时满足多样化环境下发展需求，并提升优化设计方案解决构建5G通信电源系统存在的问题。通信电源系统的运行情况和通信设备功能有着直接的联系，通信电源系统运行主要体现着稳定性和可靠性特征。通信系统运行若出现某些小设备故障，则会影响到通信系统，但此种影响范围小，属于局部性，被称作基础故障。因此，要根据故障设备制定解决措施，从而健全故障修复流程。但出现的故障若是通信电源系统自身，则会影响到系统运行。

3 5G电源系统构成

基站电源系统一般情况下包含直流供电和交流供电，交流供电包含市电引入、交流电、保护器等。直流供电分为传输设备、蓄电池组以及开关电源。5G网络系统在部署基站时，使用的设备方案是经BBU、AAU单元，单元建设在基站一侧，此种方式在机房或室外机柜安装的BBU单元。在室外安装AAU单元，它有着天线大量阵列性能。在建设5G网络基站时应用MIMO技术，因此BBU单元消耗功能优于4G网络，AAU单元消耗的功能亦是如此。在基站中，添加的5G技术也要增加电源设备，提升了机房消耗的功率。

4 5G通信电源系统存在的问题

为推动5G网络建设发展需求，需要调整网络组网架构，因此对供电系统有着更严格的要求，同时也使通信电源系统有更多的标准。比如随着站点数量的爆发式增加，导致引入站点电力困难、电源需求增加、致使扩建电源系统困难、机房空间有限。由于受这些内容的影响，对供电的可靠性有着更严格的标准。5G通信电源系统的架构复杂性超出4G网络，但有着连接设备可靠性的优势，同时提高了运行速度。因此创建5G通信电源系统网络架构属于必然趋势。但目前5G通信电源系统面临着技术难题，常见的问题便是供电问题有待健全，其网络组网架构优化，从而满足供电系统技术的更高标准。比如，若增加5G网络站点，则需要增加功能强大的站点，但引路电力也是较为困难的问题。在增加电源系统需求时也要扩大机房的空间，从而为扩建系统提供优质的条件。在5G网络技术下，DC机房数量不断的增加，为电源稳定运行提供可靠性和安全性。比如5G网络业务能够提供更优质的业务内容，常见的是自动驾驶、远程医疗服务，此类业务内容能够增加供电的可靠性，健全5G通信电源系统。

5 优化5G通信电源系统策略

在5G网络时代，构建通信网络应根据DC机房中的无线侧建设和机房侧建设开展，并且按照建设局站的差异，分析解决通信电源建设方案[1]。

5.1 无线侧电源的解决策略

无线侧电源的实施解决策略是探究无线侧网络类型所包含的传统3G、4G网址，以及5G网址。在构建5G设备网址时，应根据需求节省建设的成本。在短期内实现快速改造，降低影响网络运营度。在市电直流电源直流配电中进行调研，根据5G设备复合统计负荷情况，统计负荷量已接近3 000 W。因此，在制定无线侧电源方案时，应根据室内、室外改扩建思路进行讨论。

第一，室内扩建。室内扩建实施要满足开关电源系统整流模块的空位等于两个或超出两个的条件。如果开关电源系统整流模块的空位小于两个，则需要替换原系统，实施大容量系统，确保完成增容目标。在此环节也需要分析电力扩容的流入量，如果是散热能力低，不满足站点需求，则应实施针对性的扩容工作；第二，室外改扩建。在室外改扩建过程中，要考虑原电池系统存在的问题。因此，可将BBU模块和AAU模块在不同插槽模块中使用，并且也要在机柜中安置5G设备，实时将开关电源嵌入5 000 W中。电流扩容量有限，需要留出机柜的扩容空间。此种方案便捷，不会影响到网络设备供电情况，同时也不会有设备出现改造准基问题。

由上述的室内改扩建和室外改扩建分析可知，若是DC机房缺少额外机柜，则需要结合BBU机柜设备和AAU机柜设备间的距离进行分析，两设备的距离需要大于200 m，保证原机柜的空间能够安放5G设备。从机柜或其他设备配电箱实施引电操作，或者可使用PAD电源电池改造现有的DC机房中的5G供电模式，采取就近供电模式。此种方案能够有效改造网络设备，节省费用。将PAD电源靠近设备，提高供电效率，且不会占用空间[2]。

5.2 解决DC机房电源策略

随着5G网络技术的快速发展，5G规模也在不断扩大，包含的技术内容多种多样，常见的核心网、PTN等数据内容丰富，同时有着集中化、区域化的功能。此些边缘化DC通常是在中心机房或核心汇聚机房中安装，丰富的DC机房可以使5G通信电源系统运营正常发展。分析直流设备，了解5G通信电源系统实施的是双电源供电系统。针对交流供电设备实施UPS并机系统或UPS系统开展供电操作。通常情况下，运用的网元设备能够使交流供电设备不掉电。随着5G网络技术的快速发展，能够使各网元有着较高的集成度，并且保证供电能够安全进行。在各类DC机房安全稳定供电时，可为其配备传统直流供电系统，从而满足240 V、336 V供电设备的需求，在交流供电设备上，可实施UPS2N系统调整供电情况，从而优化供电。

5.3 电力扩容问题解决策略

为顺利开展5G网络系统建设，需要优化调整建设电源系统。如果想解决电力扩容难的问题，则需要结合市电容量的站点、市电峰谷状况分析市电峰值的缺口。合理使用电池设备实施供电操作，将市电波谷作为储能电池的备用平台，并开展分段的供电操作，此方案存在的缺点是无法保证供电稳定性和安全性。分析自然能源的丰富区域，保证正常供电基础上分析太阳能和风能的供电方式，从而补充电力运营不足的问题。但此方案也受到地域的影响，如果投资过大，可能会使地方无法承受经济压力。DC机房在5G通信电源系统建设中也存在着问题，主要是电缆的距离问题。如果是AUU设备和BUU机柜距离远，则需要增加电缆路径，从而降低线路损耗。在相同设备损耗功率的情况下，要调整DC机房降压和升压的内容，最大程度降低线路损耗。出现问题时，可使用智能锂电池，确保放电过程的电压能维持在60 V左右。合理避免电池因跌落产生的距离问题，并且要实施分布式供电产品电源配合电池设计的供电方案，从而解决距离产生的技术问题[3]。

5.4 拉远距离存在着问题

AAU设备和BBU机柜站点距离远，因此可以选择添加电缆线径的方法降低线路消耗。若是在DC升压提升距离时，当设备功率消耗相同时，则能够降低线路消耗。通过智能锂电池维持稳定电压在57V，禁止由于电压降低而使距离缩短。实施分布式供电产品PAD电源和电池供电，从而更好地解决距离远站点的供电问题。

6 5G通信电源系统建设的发展趋势

我国建设5G通信电源系统已迈向成熟，通信技术也在不断优化。目前，5G通信电源系统的技术体系已形成智慧家居、智慧城市、智慧农业的模式，为人们带来最佳的体验。由此可知，5G技术和通信电源系统改变着人们生产生活方式，推动各行各业的发展。5G通信电源系统从技术角度看，满足了集中化、多样化供电需求，同时也改善通信业务的可靠性、精细化的不足，降低网络运营费用，优化建设系统效果。5G通信技术能够为人们打造出效率高、稳定性强、安全性佳的节能电源系统，实现技术突破。5G通信技术从今后发展情况看，有着更大的容量和更快的速度。从移动宽带角度分析，5G网络的单站容量将高出4G网络几十倍，增加了数据流量。5G应用场景除了在移动宽带中，也可使用在其他方面，比如常见低延时、海量物联网连接和高可靠通信等内容，因此5G时代网络数据有着较大的流量，并且刺激着运营商数据建设需求[4]。由此可见，数据中心电源系统需求的规模扩大，技术方案的发展潜力也持续增加，使5G技术发挥出更大的价值，追求新的技术突破。

7 结语

综上所述，5G时代的通信网络电源系统有着优越性，能够通过DC机房配备多种元件，升级通信技术，优化通信数据和技术，为人们提供安全且高效率的节能通信空间，使人们生活更加便利。5G通信网络电源在今后将会体现出其他价值，创新人们的生活方式，推动社会发展进程。