多运营商共享基站配套电源设计要点分析

尚红安

（中国电信西安电信分公司，陕西 西安 710015）

1 配套电源的设计要求

1.1 各运营商共享基站设备负荷要求

现如今，各运营商在建设共享基站时，都会将分布式基站的建立作为核心目标。因为分布式基站能够大大满足各运营商的4G通信业务需求，并且还能保留其原有的网络覆盖优势，如移动公司2G语音业务的覆盖优势、联通公司3G网络的覆盖优势、电信公司逐步优化C网的覆盖质量。因此，在实施共享基站配套电源设计工作时，相关设计人员首要任务就是要对各运营商共享基站设备负荷特点进行全面了解，具体可以通过对各运营商基站设备功耗及尺寸数据的收集来实现。例如，某地区多运营商分布式基站预计由高度在3U左右、19英寸标准机架安装组成，根据以往各运营商常用基站设备功耗数据的统计分析，可以获得各运营商基站设备的平均功耗及占用机位数，如表1所示。因此，为了降低基站建设成本，建议各运营商应构建两制式配套电源，这样才能满足共享基站的正常运行需求。

表1 各运营商常用基站设备功耗数据的统计分析

1.2 多运营商基站设备对基站电源空调的要求

多运营商共享基站在长期运行过程中，其配套电源的稳定性经常会受到室内温差因素所影响。因此，就要在基站建设期间安装配套的电源空调[2]。而在实际设计过程中，配套电源空调必须达到如下7点设计要求。

第一，制冷基站空调系统要具备两种制冷方式，即利用基站空调机组制冷系统进行制冷和利用室外自然温度进行制冷。这样既能合理控制基站室内温度和湿度，又能减少空调系统能耗，延长其整体使用寿命。第二，要在双机切换基站中布置两台电源空调机组，这样一旦其中一台电源空调出现故障，则另一台空调机组依然能够保持基站的正常运转。在炎热的夏季，可以同时启动两台电源空调来降低室内温度，待温度达到规定范围时，又会自动转为一台机组工作。这样既降低了空调的运行成本，又能为基站的稳定运行创造良好条件。第三，基站内要建立通信远程中心站，以便可以随时对电源空调的运行状态进行了解和掌控，进而做到及时发现、及时处理空调故障，确保基站配套电源的安全使用。第四，要配置专门的加热器、加湿器及除湿器，以便可以平衡基站室内温湿度，使其能够符合共享基站配套电源的安全稳定运行需求。第五，当基站配套电源线路处在由停断电至自动恢复供电状态下时，空调机组也能自动恢复至原工作状态。同时，还要确保不同类型空调机组具备远程报警功能，若是出现偷盗行为，则机组可以自动向远程中心站报警。第六，为了避免电源空调机组出现冷凝水冻结现象，还要为空调机组配置冷凝水管加热器。这样才能促进冷凝水的流通，提高电源空调的应用性能。第七，要加强电源空调的一体机紧凑设计，并保证其具有独特的风道设计，不仅要在风道内安装铝制过滤网，而且还要设计一个无纺布的G4过滤网。这样在过滤网发生脏堵后，空调系统就会自动发出报警提醒维护人员清洗该滤网，进而为基站的正常运转以及配套电源的安全使用打下良好的基础。

1.3 5G时代到来对基站电源设计的要求

5G基站供电系统不同于4G基站供电系统，其主要包含两大电流系统，即UPS供电系统和HVDC供电系统。其中，前者属于不间断电源的供电载体，从组成结构来看，其是由蓄电池组、整流器和逆变器、静态开关等关键部分所组成，其基本应用在各行业机房配电间以及办公室中；而后者则是高压直流的供电载体，其包括三大关键组成部分，即交流配电单元、整流单元及直流配电单元，一般都会应用在通信设备供电领域中。现阶段，多运营商共享基站中，其配套电源设计都会采取-48 V直流拉远方案来进行设计，这在一定程度上就会因为5G时代下的BBU集中部署，而导致AAU和机房空间距离变得越来越远。所以，为了避免这种情况的发生，就要对现有的-48 V直流拉远方案进行全面的优化设计，尽量使其转变成HVDC直流拉远和DPS分布式相结合的供电方案。这是因为该供电方案无论是投资成本，还是占地面积，都要较原有的供电方案低很多，这方面优势可以通过精准的测算来进一步证明。例如，按照-48 V开关电源方案对共享基站配套电源供电系统进行扩容，若是按照5G基站近4 000 W的输入功率需求对基站配套电源的市场空间进行精准测算，从测算结果来看，至少需要增加2个-48 V/50 A的整流模块，假设以2 000元/个的模块单价，则单站的扩容成本为4 000元；而若是采用HVDC直流远供或者DPS分布式供电方案来进行扩容，则单站价值在7 000～1万元。进一步假设3种供电方案的建设比例为1：1：1，那么按照国内450万站的建设规模测算，预计5G基站电源市场空间有望达到315亿元。由此可见，在多运营商共享基站配套电源设计中，采用HVDC直流远供或者DPS分布式供电方案十分可行，其不仅可以满足5G时代下多运营商共享基站的长期运行需求，而且还能促进5G基站电源厂、锂电池厂及机房温控设备厂等获得更大的经济收益。

2 配套电源的设计要点

2.1 开关电源设计

首先，要根据直流负载大小，对开关电源的容量进行精准的测算。在测算过程中，必须严格按照多运营商的电源设备安装工程设计规范来进行，如移动、电信、联通等安装工程。通常，开关电源容量要能够涵盖两组蓄电池，一般600 W的开关电源架就可满足多运营商共享基站的建设需求。其次，要合理设计开关电源的接线端子，其一般包括两个关键部分，即一次下电和二次下电。而目前，大多数开关电源一次下电能够布放20个端子，而二次下电则可布放10个端子，这种结构下很难满足多运营商系统共享需求。因此，从经济成本角度来考虑，可以为接线端子配置一台直流配电箱解决该运行问题。此外，为了提高整流器的工作效率，还要结合其单个整流模块的容量及基站中各通信设备的负荷及电池充电电流大小，按照N+1冗余原则来合理配置整流模块数量[3]。

2.2 蓄电池设计

基站后备电源的保障时长与蓄电池容量有着十分紧密的联系，因此，应按照基站所在场景、供电环境、重要性、市电可靠性、运维能力、机房条件、市电类别以及实际交通运输条件等因素来对蓄电池容量进行精准的计算。在这一过程中，可以按照公式（1）来进行计算：

其中，K为安全系数，取1.25；I为负荷电流；T为放电小时数（h）；t为最低环境温度（5 ℃）；a为电池温度系数，取0.006；η为放电容量系数，具体计算数据如表2所示。

表2 蓄电池放电时长

基于蓄电池的容量，按照多运营商共享基站建设要求，若是对设备的最大功耗及冗余配置后，需要4组SOOAH的蓄电池才能满足基站运行需求，但考虑实际设备功耗并未达到最大功耗标准，所以一般配置2～3组SOQAH蓄电池，就能保障基站后备电源的保障时长满足多运营商正常运营需求[4]。

2.3 线缆布放、馈线窗及接地设计

一般情况下，移动、通信、联通等运营商机房内包含多种类型的线缆，常见的有：BBU电源线、RRU电源线、主设备接地线、GPS馈线、传输线、天馈线、电池线、电源设备接地线、走线架接地线及监控线缆等。要想将其进行有效的分离，常规宽度440 mm的走线架根本无法满足共享基站线缆的隔离要求。因此，应在原有设计宽度的基础上增加200 mm，并且要采取双层走线架来进行合理划分，如图1所示。同类线缆尽量按照叠放捆扎的方式来进行划分，这样才能提高线架空间的利用率，确保各类线缆的安全稳定运行。

图1 双层走线设计图

在这些机房线缆中，若是将BBU电源线与RRU电源线进行连接，则可大大减少机房内线缆占用的空间，并能够减少对馈孔数量的要求。例如，野战光缆在布放时，经过相应的安装测算，可将4根野战光缆一同捆扎，并穿入同一馈孔进入机房。因此，在对机房馈窗进行设计时，应结合各运营商独立分配盒后期设备添加等因素，按照各线分离设计3～4个馈孔，并确保单个馈窗规格为600 mm×600 mm，同时要新增3×8接地排，才能满足多家运营商共享基站的运行需求。

2.4 空调容量设计

机房空调容量的设计一般可参考机房散热量。在实际操作过程中，应先按照公式：空调的制冷量=设备散热量+外部环境散热量，对空调容量进行精准计算。其中，设备散热量应参照机房设备功耗×0.95（转换系数）的标准来进行计算；外部环境散热量应参照机房面积×Q（单位冷负荷系数）的标准来进行计算，按照相应的设计要求，Q尽量以120 W为基准。在多运营商共享基站建设中，若按照20 W来测算机房面积，则其配套电源系统应布置2组蓄电池，并考虑冗余配置。这种环境下，应需要5P空调，但由于空调设备的功耗不会达到最大标准，所以在初期安装时，可以布置1台3P空调。若是处在寒冷的北方地区，为了确保配套电源的正常使用，还要为机房空调配备冷暖功能。

3 结 论

随着通信行业的不断发展，对于多运营商共享基站的建设质量也会提出较高的要求。为了确保在项目建设过程中不会出现重复设计、资源浪费等现象，应尽量结合多运营商的电源设备安装工程设计规范来制定基站建设方案和配套电源设计方案，并提高相关工作人员的专业技术和操作水平，使其能够全面掌握基站建设要点与配套电源设计要点。