地铁民用通信机房解决5G基站电源方案研究

信劲松 霍励 李云鹏 李斯博

摘要：我国5G技术目前处于高速发展阶段，如何快速部署5G基站，成为当前面临的挑战。本文通过介绍地铁民用通信机房在5G基站部署上的优势，分析锂电池、直流远供电在5G基站部署上的应用，为推动5G基站快速部署提供参考。

关键词：5G基站;地铁;通信机房

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）07-0024-01

0 引言

随着移动网络的飞速发展，5G网络已经到来，“人与人、人与物、物与物之间的连接”形成真正的万物互联时代。在全球较早发展5G技术研究的国家中，我国处于领跑地位。在技术研发、网络建设与应用创新方面皆取得阶段性成果。快速、高效、广普、全覆盖的构建下一代智能移动通信网，成为加速我国信息化建设、网络高速发展、引领社会智能化、赢得国际信息化领先水平的重要基础条件。

1 城区5G基站面临的电源问题

1.1 5G网络的备电要求

5G时代的到来更多的会被应用在人脸识别、移动支付、自动驾驶、VR、人工智能、物联网等业务中，让信息改变社会，让“万物互联”成为可能。而相应的对于断网后的影响也成为难以接受的弊端，5G网络的通信保障成为重中之重。因此基站拥有可靠的后备电源成为5G网络基站建设中必不可少的因素。

1.2 城区5G基站建设需求

传统基站采用宏基站搭配室内分布系统解决室内外网络覆盖。而5G时代，需采用高低频搭配与宏基站结合各类小微站，通过高低站密集立体式的网络结构进行覆盖，5G基站的数量会远超4G基站规模。而小微站拥有重量轻，体积小，使用灵活等特点，可与城区的广告牌、路灯、信号灯等相结合。如何解决城区范围内未来大范围新增的5G基站引电及备电问题，成为快速大范围覆盖5G网络的重要课题。

1.3 城区机房现状问题

目前城区现有基站多采用机房+天馈的方式覆盖，自从分布式基站（BBU+RRU）设备的出现，将BBU集中放置，采用RRU拉远覆盖的方式更为普遍。5G时代在考虑多家运营商共享机房的情况下，单机房需求放置BBU的数量约为40台以上，备电时间运营商需求普遍在7个小时以上。而目前现有机房普遍在30平方米左右，而且已经放置了运营商大量2G、3G、4G设备，原有机房市电申请的容量也不足以满足5G设备的放置。而对机房的改造和新建，都将有昂贵的成本，随着5G基站大量建设，5G基站的引电及备电问题应运而生。

2 地铁民用通信机房解决城区5G基站电源问题

2.1 地铁民用通信机房的优势

随着城市高速发展，轨道交通成为人们出行首选交通方式，而轨道交通中地铁占比更高，主城区可做到2KM范围内必然有一个地铁站，目前每一个地铁站均会有一个民用通信机房。民用通信机房面积普遍在60-70平方米，比传统的基站机房面积大了一倍;而民用通信机房引入电均是由轨道公司提供的双路60-90kVA的380V一级负荷供电，相比传统基站机房申请的市电供电的安全保障级别更高，可为5G基站提供保障性供电。同时机房内的消防与暖通均有轨道公司提供，相关要求均满足通信机房需求[1]。

2.2 锂电池备电的优势

随着锂电池发展技术的成熟，锂电池相比较传统的铅酸阀控电池有着循环放电次数多、能量体积高、工作温度范围大、体积小、重量轻等优势，具体对比如表1所示。

通过在地铁的民用通信机房采用锂电池，通过利用其体积小、重量轻等特点，不但满足民用通信机房内地铁设备的备电问题，同时通过做储能中心，为地铁站点周边5G基站的备电提供可能。另一方面可搭配新型的开关电源，通过智能监控5G基站的用电峰值，通过设置供电阀值，在峰值时结合市电+锂电池灵活为5G基站供电，在低谷时市电为锂电池充电。削峰填谷，错峰供电，可有效的最大限度降低5G基站引电成本。

2.3 直流远程供电系统

直流远程供电系统主要由三部分组成，分别为母站局端设备，子站远端设备和传输侧光电复合缆部分。通过将地铁民用通信机房内常规的-48V直流电通过局端设备升压到DC 240V～410V，通过光电复合缆输送到子站的远端设备，通过远端设备的降压，把高压降低为DC—48V、或AC 220V的电压，为远端负载提供有效供电。通过搭配地铁民用通信机房内锂电池，可有效的为地铁站周边2km范围内的5G站点提供24小时备电保护，在特殊情况下免维护的为站点提供持续供电[2]。

地铁民用通信机房直流远供电的优势：（1）搭配地铁机房的锂电池备电，可在市电断电时，5G基站仍然可正常工作;（2）可避免5G基站安装时，需重新与供电部门协调用电，减少协调工作;（3）通过机房内搭配锂电池削峰填谷，可有效节约交流用电费用;（4）对于地铁站周边供电困难的站址选址更加方便，可快速部署5G基站;（5）线缆采用光电复合缆，可通过地铁民用通信机房同步将光电缆引接到位，不许专门布放电缆，节省线路投资;（6）安全可靠，保证线路侧及子端设备侧人员维護安全。

随着5G时代的快速临近，5G基站需小微站结合宏基站，立体式的部署架构，利用地铁民用通信机房可有效的解决地铁站周边2km范围内基站寻址难、引电难的问题。可快速部署5G基站，通过集中放置BBU，提高共享效率，降低设备损耗，可有效降低5G基站部署的配套投资。

3 结语

5G移动通信网具备高速率、低延时、大带宽的特点。其对大规模的MIMO技术和超密集异构网络及新型网络架构的应用对于基站的配套及电源的设计和施工带来巨大难题，而通过对地铁机房及新型电源技术的应用，对支撑地铁站周边5G基站的快速部署有显著作用。虽然其具有一定的局限性，但对于主城区5G网络的快速部署，仍取得显著的经济价值和社会价值。

参考文献

[1] 王祖阳，杨传祥，张进，张国栋.5G无线网技术特征及部署应对策略分析[J].电信科学，2018（S1）：9-16.

[2] 郭正平，杨慧，罗康宁.5G 移动通信技术对基站配套的影响[J].信息记录材料，2017（11）：2-3.