5G无线设备利用机房传输系统电源的应用探讨

龚戈勇

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210009）

1 背 景

由于5G系统采用更高频段进行组网，单站点覆盖区域更小，站点建设密度更高。为保证5G网络的高速率和广覆盖需求，运营商需投入巨大的资金进行5G网络建设。促进共建共享和综合利用，优先利用现有无线基站提高建设效率，将是5G网络快速组网的重要保障。当前，5G无线设备功耗较大，在共址建设时将导致机房电源系统出现容量紧张、空开资源不足等现象。如何以更快的速度、更合理高效的办法利用机房现有的供电系统，是运营商建设部门在5G建设过程中考虑的问题。

2 5G系统对基站电源的需求

5G系统采用C-band大带宽，结合M-MIMO技术和NR频谱效率的提升，提升系统小区容量和传输速率。单载波可提供相比LTE单小区25～30倍的容量，但5G系统基站无线设备的功耗，也随着系统传输速率的增加而不断上升。通过对主流5G厂家设备进行对比可知，当前5G系统BBU单元的平均功耗将比LTE系统设备功耗增加2倍，集成了天线和RRU单元功能的有源AAU单元比传统的RRU单元的功耗将增加2～3倍[1]。以一个标准的5G基站覆盖3个小区（载波配置S1/1/1，包含1套BBU和3个AAU单元）为例，单站点的无线设备功耗将达5 kW。

因此，5G系统在提升无线网络传输速率的同时，也给站点工程建设带来了巨大挑战。考虑到当前5G规划建设的站点目前大部分都存在中国移动、中国电信、中国联通三家运营商共享的情况，机房内本身已配置有2G、3G、4G系统多套无线设备，若在此基础上再新增一套5G无线设备，现有基站机房的空间、电源等配套资源将非常紧缺。

3 现有汇聚机房的传输电源系统现状

随着传输网络上层节点设备的不断下沉和机房选址难度的增加，越来越多的城区汇聚机房采用与无线基站进行共址建设。普通汇聚机房属于汇聚层的物理节点，在传送网中起着承上启下的作用，负责骨干汇聚层所收敛的区域内业务的汇聚和疏导，提供一定的业务交叉和汇聚能力。机房内大部分安装有WDM/OTN、PTN、SDH/MSTP以及OLT等传输设备，可使用面积大于35 m2。设计初期时已考虑远期发展预留，电源系统配置能满足中长期的传输设备扩容需要，具有较大的容量和较长的后备保障时长。该类机房市电引入级别一般要求不得低于一路三类市电，优先采用直供电方式，初期考虑容量不低于100 kVA[2]。大部分汇聚机房内配置了2套开关电源系统，少数机房甚至配置有3套以上开关电源系统。对应的传输系统开关电源容量一般不低于-48 V/600 A，整流模块采用N+1冗余方式配置且电源端子数量多，一般2×250 A主备用作为蓄电池输出分路，6×32 A、8×63 A、6×100 A主备用作为设备输出分路。

在无线设备和汇聚机房共址的机房中新增5G无线设备时，通常优先使用原无线设备的电源系统。当无线电源容量不足或无法满足新增设备要求时，探讨通过将5G无线接入容量充足且电源端子丰富的传输电源系统，可有效解决现有机房无线电源系统资源短缺的局面。

4 5G无线设备利用传输电源的应用方案

4.1 现有机房资源情况

某城区无线设备与汇聚机房共址建设的站点设备平面布置如图1所示，机房面积36 m2。机房内已布置二排传输设备机架，一排无线设备机柜，还有部分无线BBU采用挂墙机框的方式安装。因为该站点为主城区覆盖的重要场景，网络部门现规划在该站点共址建设5G无线系统。

图1 机房现有设备平面布置图

机房内无线设备和传输设备分别采用独立的电源系统进行供电。传输电源系统配置了一个-48 V/600 A组合开关电源柜，配置两组1 000 Ah铅酸蓄电池；无线电源系统配置了一个-48 V/600 A组合开关电源柜，配置2组400 Ah铅酸蓄电池。其中，无线设备对应的组合开关电源柜内空开端子已全部用完，且无空余位置来新增空开模块，如图2所示。

图2 机房现有无线开关电源柜空开及端子图

机房内无线系统和传输系统直流电源系统的负载情况如下。

（1）现有的无线设备系统有GSM900系统、DCS1800系统、TD-SCDMA系统、LTE（F频段）系统、LTE（D频段）系统及多个拉远站的近端BBU单元，对应的无线设备功耗情况如表1所示。

由表1可知，当前机房无线设备功耗为15 560 W，机房内无线系统对应的原有-48 V中的MCS3000D组合开关电源柜配置了50 A整流模块8块。经核算，机房现有组合开关电源柜只能基本满足现有无线设备的直流电源容量需求，无剩余容量满足新增5G的BBU和AAU电源的功耗需求。

（2）机房内现有的传输电源系统在建设初期考虑了中远期传送网设备配置的要求，对应的直流电源系统容量比较充足，现有传输设备功耗如表2所示[3]。

由表2可知，当前机房传输设备功耗为14 200 W，机房内传输系统对应的原有-48 V艾默生PS48600组合开关电源柜，配置了50 A整流模块12块。通过核算，现有传输设备对应的直流电源系统能够满足的功耗约为24 000 W。在保证一定冗余的情况下，该传输组合

开关电源柜还有6～7 kW的容量满足新增设备的功耗需求。通过合理的分配使用，在保障现有传输设备用电安全的前提下，将新增5G无线设备接入传输电源系统，将能有效解决机房无线电源系统容量和空开不足的问题，从而实现该站点5G网络的快速建设。

表1 机房现有无线设备功耗

表2 机房现有传输设备功耗

图3 新增5G设备后的机房设备平面布置图

4.2 5G无线设备利用传输电源的应用方案

普通汇聚节点机房安装有集客、WLAN及家庭宽带等各类业务设备，其上层与骨干汇聚节点机房进行传输连接，因此设备用电安全要求等级较高。在将无线设备接入传输电源系统时，首先需优先保障原有传输系统设备的用电安全。因此，将5G无线设计方案提交给传输管理部门进行审批是必不可少的流程。

审批流程如下：

（1）在汇聚机房中新增无线设备，需在传输综资管理系统上提单进行占用机架位置申请；

（2）完成系统提单后，把单号对应的机房平面规划图发送给传输网管中心审核，需同步提供无线设计单位勘察时确认的机架安装位置、设备预占机架位情况等；使用传输电源需提供接入无线设备详细的功耗情况说明、现有机房设备电源核算情况及设备上电申请表；

（3）无线图纸审核通过后与管理系统工单进行核对，一致后通过审批；

（4）无线设备接入传输电源占用申请通过后，设备上架时需在综资管理系统上填写设备关联机架、电源等信息，完善传输综资管理系统的相关设备信息。

无线设备与汇聚机房共址建设时，无线机柜位置不能随意安装。新增的5G无线机柜安装位置要遵从一定的原则，要求如下：

（1）机房内原有无线设备的，现在5G机柜与原有无线机柜并排，空间不够或其他条件不满足时要尽量靠近原有无线机柜；

（2）机房内原没有无线设备的，独立配置一排空间供无线设备机柜使用，原则上不与传输设备紧靠或并排；

（3）对于机房空间不足的，则在空闲处与传输设备分两段安装，以利于后期设备扩容规划。例如，机房仅剩一排，该排左侧已有传输设备，则需选取右侧“预留”空间作为无线机柜安装起始点位置进行分配；

（4）对于新建机房，则按前期沟通结果，靠墙处安装无线设备机架，传输设备机架与无线设备机架以ODF为分隔。

根据以上的审核要求和机柜安装原则，本站点新增5G无线机柜后的设备平面布置设计如图3所示。本次新增一个落地19英寸标准无线综合机架，5G BBU设备安装在综合架内。

通过核算，新增5G设备的电源分配单元DCDU采用25 mm2的电源线接入现有传输组合开关电源机柜内空余的125 A端子，对应的BBU和AAU单元通过DCDU单元进行取电。

5 结 语

基站电源配套改造作为5G站点建设的重要一环，直接影响5G的网络建设速度。本文通过探讨5G无线设备利用现用汇聚机房传输电源系统，实现5G网络设备的快速联网接入。该方案在保障现有传输设备安全的前提下，可减少对应的5G站点建设投资。