铁塔公司宏站无线配套建设策略

2015-09-19翟英鸿江苏省邮电规划设计院有限责任公司工程师

信息通信技术与政策 2015年7期

翟英鸿江苏省邮电规划设计院有限责任公司工程师

王强江苏省邮电规划设计院有限责任公司工程师

魏康江苏省邮电规划设计院有限责任公司工程师

1 引言

中国铁塔股份有限公司（铁塔公司）是经国务院同意、国资委批准的国有大型通信基础设施综合服务企业，由中国移动、中国联通和中国电信共同组建，经营范围包括通信铁塔建设、维护、运营，移动通信基站机房、电源、空调配套设施和室内分布系统建设、维护、运营及基站设备维护。铁塔公司的成立将加快共享共建的步伐。基站机房的合理布局和设备选型至关重要。

2 分工界面

铁塔集团公司下发的分工界面如图1所示，具体如：

●运营商：负责光缆接入、传输设备，传输配套（传输综合柜、ODF、DDF等），无线主设备及其天馈线系统，以及传输设备与无线主设备的电源连接。天线采用美化天线时，负责美化天线外罩的安装。

●铁塔公司：负责铁塔、机房及附属设施的建设，含机房配套（空调、监控、接地、消防等）、楼顶抱杆。

根据上述分工，铁塔公司将负责两大部分的建设：铁塔与天面配套系统部分、机房及主设备配套系统部分。机房的配套总体包括交流配电箱（屏）、开关电源系统、后备蓄电池、空调、走线架、接地排、动力环境监控系统、消防系统。那么，根据上述分工，铁塔公司如何进行有机房基站的配套建设呢？3家电信企业（中国移动、中国电信和中国联通）的设备是集中布放还是分开布放？机房配套系统是分别配置还是共用？电源线、接地线谁负责安装？诸如此类问题，本文将进行研究，并给出一些建议，希望对工程建设具有一定的指导作用。由于新建机房使用会存在一家独享、两家共享、三家共享3种情况，本文只研究三家共享的情况，其他两种情况以此作为参考。

3 机房设备布局

机房设备布放，不仅要考虑配套设备的安装、维护及布线，还要充分考虑3家电信企业设备安装、维护以及布线等问题。既要充分利用机房空间，实现共享共建的“减少占用土地资源，保护环境和美观，节约建设投资”的目的，又要使得机房设备布放整齐、美观、合理。

目前，各厂家的无线主设备、传输设备机架以及配套开关电源架、交流配电屏以600×600mm和600×300mm为主，设备前后走道维护空间要大于800mm。蓄电池500AH设备占地一般是1300×460mm左右，空调5P一台占地约550×400mm。如果为每家运营商提供一套直流供电系统，3家设备各自占用1排，那么机房至少需要38.5m2，机房平面布置见图2。

这样布置设备最大的优点是：机房大利于后期扩容，铁塔公司与3家电信企业设备界面清晰，互不交叉，便于计算电费分摊。缺点是：机房空间、配套设备利用率低，建设成本高。

图2 机房平面布置图

然而，实际建设过程中，自建40m2左右的机房难度很大，外租机房、城市绿化带一体化机房若达到这么大面积更是难上加难。大多数机房在20～30m2左右。在这种情况下，就要从电源系统、接地系统、监控系统、空调系统、走线架和馈线窗的设计等方面综合考虑，统筹规划，既要达到3家电信企业都能放置主设备，又要达到高效、不乱，节省投资的目的。

4 电源系统

进行电源系统设计，首先要确定各种设备功耗：

首先，考虑3家运营商的设备功耗。表1是综合现在主要的无线主设备厂家的设备进行的取值。

表1 取值1

其次，考虑铁塔公司的配套设备配置，本文取值见表2。：

表2 取值2

4.1 市电引入及交流配电箱(屏)的选择

基站市电引入的容量要满足设备交流和直流的需求。如按照移动（GSM900/DCS1800/TD-SCDMA/TD-LTE）、电信（cdma2000/LTE FDD）、联通（GSM900/WCDMA/LTE FDD）多系统配置，空调2台，蓄电池3组，再考虑冗余配置，一般基站市电引入容量都不小于40～45KW。

市电引入到交流配电箱，可选用三相五线阻燃铜芯电力电缆，要根据市电引入容量的大小测算电缆线径。40～45KW的电力电缆建议选取4×35+1×10 mm2电力电缆。

面对大量负载，需判断是选择交流配电屏还是交流配电箱。交流配电屏和配电箱的作用都是对输入的交流电源进行分配后输出若干路交流电源。交流配电屏一般为落地安装，由于内部空间大，可以安装大容量的开关、母线排，具有完备的测量、保护电路，前后均有可开启的门或可拆卸的后板，便于线缆布放以及维修人员在安全距离操作。而交流配电箱是墙挂式安装，受内部空间限制，只能安装较小容量的开关，测量、保护电路也比较简单（甚至没有），仅有一面可开启的箱门，用户操作均从前面布放线缆、维修或开关通断元件。

所以，建议在面积、负载较大的通信机房里安装交流配电屏，而在面积较小，负载较小的通信机房则安装交流配电箱。

4.2 开关电源架的配置

开关电源架的配置，要考虑到容量和接线端子两个方面。首先，需要根据直流负载大小测算开关电源架的容量。如按照移动（GSM900/DCS1800/TDSCDMA/TD-LTE）、电信（cdma2000/LTE FDD）、联通（GSM900/WCDMA/LTE FDD）多系统配置，蓄电池3组，再考虑冗余配置，600A的开关电源架基本满足要求。接线端子（空开或熔丝）分为一次下电和二次下电两个部分，一般一次下电可布放20个端子，二次下电可布放10个端子。如果3家共享，接线端子数量无法满足需求。如果新增一台开关电源架，会增加建设成本。所以，建议配置一台开关电源架，另外配置一台直流配电箱以备接电端子不够的时候使用。考虑到经济性以及整流器的效率，单个整流模块的容量建议为30A或50A，超过100A的模块不建议使用。开关电源中整流模块的数量可依据本期通信设备的负荷及电池充电电流的大小，按照N+1冗余原则配置。

4.3 蓄电池组的配置

通信站点后备电源的保障时长，应按照站点所在场景、市电类别、供电环境等因素进行综合考虑。具体蓄电池后备时间要求还应根据基站重要性、市电可靠性、运维能力、机房条件等因素确定。根据现在的交通运输条件，市区内一般2h都可以到达基站，所以本文按照2h备电时间来测算。而郊区和农村，一般直流负荷较低，需根据不同的供电环境和交通条件设定备电时间，本文不再详述。

电池容量测算公式为：

其中：K为安全系数，取1.25；I为近期负荷电流；T为放电小时数（h）；t为最低环境温度（5℃）；α为电池温度系数，取0.006；η为放电容量系数（见表3）。

表3 放电容量系数表

如按照移动（GSM900/DCS1800/TD-SCDMA/TDLTE）、电信（cdma2000/LTE FDD）、联通（GSM900/WCDMA/LTEFDD）多系统，最大功耗配置，再考虑冗余配置，需要4组500AH的蓄电池。由于实际设备功耗很难达到最大，配置3组500AH蓄电池也能基本满足要求。

4.4 电费分摊计量方法

明确运营商如何支付电费的前提条件是可以进行电度的分运营商计量以及总的用电统计，并可以向运营商提供分客户电度计量数据。

对于新建站，可以采用两种方式计量电度。方式1：采用交流配电箱加挂总电表，每个客户配置独立的电源系统，按照电源系统的用电量（电源为智能设备，可监测）将总电度分摊至每个客户，如图3所示。图2机房平面布置情况即可适用这种方式。这种方式设计简单，设备少，接线少，只需1台智能电表即可。

图3 电度计量方式1

方式2（见图4）：采用交流配电箱加挂总电表、每个客户在主设备侧配置独立的分电表，按照分电表计量电度的比例将总电度分摊至每个客户。这种方式设计复杂，设备多，接线多，需要3台电表。

移动运营商需将电度分摊为：W×W1/(W1+W2+W3)，根据用电量乘以电价，即可得到电费。其他运营商以此类推。

图4 电度计量方式2

5 接地排的选择

机房室内接地通常有两种方式：室内接地排IGB和汇流条。采用IGB的优点是：安装简单，从当期工程来看，节省安装工程费用，且价格比汇流铜条便宜。缺点是：IGB在固定的位置，远离IGB的设备接地线缆会比较长；随着后期扩容，设备增加，接地线缆增加，走线架空间会不足；IGB接地孔数量固定，扩容会导致1个IGB无法满足需求而增加IGB。采用汇流条的优点是：其安装在走线架上，设备只需垂直引线，就近接地，接地线缆短；不会有后期设备扩容带来的走线架空间不足的问题，也不会有接地孔数量不足的问题。缺点是：本期投资成本大。如果接地线布放属于铁塔公司负责，那么建议采用汇流条的方式。如果接地线布放属于运营商负责，那么可以采用IGB的方式，但是从社会成本的角度出发，汇流条的建设可以节省社会资源，故建议采用汇流条的方式。

6 监控系统

标准机房监控一般需设置烟感、水浸、温湿度、电池参数、灯光联动、智能空调、门禁读卡器、门禁电控锁、门禁开关、市电监控等功能。对于一般简易机房，需至少具备监控市电、烟感、水浸、温湿度、电压等5项功能。监控设备配置方式如表4所示。

目前，铁塔公司总部要求对机房监控的要求是暂不建设但需具备监控条件。但后续3家运营商将资源整体移交后，为了保证运营商、铁塔公司维护部门及时了解机房现场情况，做出好的维护保障工作，因此建议采用四方监控的策略，即移动、联通、电信、铁塔公司均需接入监控设备。

表4 监控设备配置

7 空调的配置

根据机房散热量来配置空调的容量，具体计算公式如下：

空调的制冷量=设备散热量+外部环境散热量（2）

其中：设备散热量=机房设备功耗×0.95（转换系数）；外部环境散热量=机房面积×Q（单位冷负荷系数）；Q在80～150W/m2之间，可取120W/m2。

如按照移动（GSM900/DCS1800/TD-SCDMA/TDLTE）、电信（cdma2000/LTE FDD）、联通（GSM900/WCDMA/LTE FDD）多系统配置，蓄电池3组，机房面积按照38.5m2测算，再考虑冗余配置，需要7P空调。考虑到实际设备功耗很难达到最大，建议初期安装1台5P空调，如实际功耗较大，机房温度过高，再加装1台3P空调。

8 走线架的设置

目前，基站机房室内大多采用400mm宽的走线架，从设备安全角度考虑，各个电缆线不能交叉，水平走线架距地高度为2400mm，垂直走线架距地高度为2600mm。对于3家共享的基站，可能会产生走线架空间不足，3家线缆交叉混乱的情形。可考虑采用500mm或600mm走线架，或者采用双层走线架的方式。

9 馈线窗（孔）的配置

常用馈线窗有4孔、6孔、9孔等类型，也可以利用PVC管穿墙走线缆。选择哪种馈线窗，或者预留多少个PVC管孔呢?首先，要计算一下需要穿墙多少根线缆。按照各制式系统三扇区计算，GSM系统需6根7/8馈线；TD-SCDMA系统需3根光缆、1根GPS馈线、3根电源线；CDMA系统需要3根馈线、1根GPS馈线；LTE系统需3根光缆、1根GPS馈线、3根电源线。如按照移动（GSM900/DCS1800/TD-SCDMA/TD-LTE）、电信（cdma2000/LTE FDD）、联通（GSM900/WCDMA/LTE FDD）多系统配置，再加上传输光缆，至少需要18个馈线孔，如果冗余配置2个馈线孔，共需20个馈线孔。所以，需要2个6孔加1个9孔馈线窗，或者2个9孔加1个4孔馈线窗。