基于路灯杆的24小时5G基站供电管理系统的研究

江苏未来城市公共空间开发运营有限公司 江苏 南京 210019

一、引言

5G建设已成为全球研发趋势,根据中国制造2025规划纲要,我国要全面突破第五代移动通信(5G)技术。6月6日工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照,随着5G牌照的落地,中国5G正式进入商用元年。虽然5G具有高速度、泛在网、低功耗、低时延等诸多优势,但5G也存在传输距离短,穿透和绕射能力差等弊端。为满足5G的信号覆盖,5G组网采用宏站和微站想结合的方式,原有4G宏站作为5G宏站覆盖的基础,在此基础上只会适量增加,但是为了满足各类业务的需要,站点会离人越来越近,从而5G小微基站数量将会呈现爆炸性的增加;同时5G基站相较原有的4G基站功耗增加了数倍,传统的铁锂电池供电方案已经不能满足,5G基站迫切需要一个稳定安全的供电电源。为更好的解决5G基站选址问题和供电问题,考虑到减少土建费用、减少配套设备支出费用等因素,通过分析发现,路灯具有分布位置广及自带供电系统两大优势,可解决5G基站建设的两个最大问题:布点及供电,能够很好的满足5G基站分布密集、需要稳定电源供应的特点。本文拟研究一套基于路灯杆的24小时5G基站供电管理系统,夜晚5G基站仍然使用原有路灯线路的220 V进行供电,不改变原有的路灯夜晚维护模式。当白天路灯控制箱断开路灯线路的220V电压时,智能基站电源切换设备会将路灯箱内交流220V变压为直流36V安全电压,并自动将36V安全电压切换给原有路灯线路进行供电,在路灯杆侧,智能管理控制设备自动将36 V直流电压升压到48V直流电压给5G基站设备白天进行供电。

二、24小时5G基站供电管理系统实现功能

本文研究的基于路灯杆的24小时5G基站供电管理系统与路灯配电箱、路灯杆相互衔接与补充,可对路灯原有供电系统及模式进行智能调配、对系统状态实时监控、及时响应,从而降低运营商的管理成本、建设成本,提高5G基站的部署效率,本系统可实现以下功能:

1.可利用路灯原有供电电缆5芯25mm2铜缆(或5芯35mm2铝缆),给5G基站设备供电,5芯线缆可两两并股使用;

2.在不给路灯供电的白天时段,自动使用36 V低压直流给5G基站供电;

3.夜间给路灯市电供电时,5G基站供电自动同步切换回市电220 VAC供电;

4.以600米电缆估算,隔200米可部署一个48 VDC/500W的5G基站(注:5G基站供电电压范围:DC36 V～60V,标准值48 V,功耗500W);

5.本系统在网络无信号的情况下,也可正常运行,当系统发送线路故障时,系统的电源输出自动关闭,从而实现线路的保护。

6.本系统可自动检测线路的电流、电压、功率等参数,并将相关信息发送到远程控制平台,同时能接受远程控制平台的相关指令,控制本系统的电源输出与关断。

三、24小时5G基站供电管理系统总体框架

本系统由路智能基站电源切换设备(路灯箱侧设备)及智能管理控制设备(路灯杆侧设备)两部分组成。路灯箱侧设备设备是专门针对5G基站应用路灯供电系统开发的一款交直流电源切换装置。该装置针对应用场景的实际情况,晚上可切换为三相交流供电,白天可切换为36V安全电压向路灯线缆供电,不影响现有路灯检修流程和作业模式,安全可靠。路灯杆侧设备主要用于5G基站24小时不间断供电,分为交流输入供电与直流输入供电两种供电方式。可实现交直流输入供电不间断切换,直流输入供电模式,能实现输出功率自动限制功能,输入电压越低,输出功率越低,并自动进入限功率模式。本系统具备输出电压,输出电流,电池充电电流等功能的实时监测与控制,内置无线通讯收发器,可通过无线发送故障信息以及系统状态(包括但不限于电压、电流、温度等)到指定服务器。

图1 24小时常火供电管理系统原理框图

四、24小时5G基站供电管理系统的保护功能

为保证本系统运行的稳定性和供电的安全性,本系统具有双重保护机制,在有网络和无网络信号下,本系统的保护功能均可正常运行,路灯杆侧设备会对路灯线路进行实时监测,当发现线路出现故障或者相关安全问题时,能及时发送指令给路灯箱侧设备,路灯箱侧设备会自动控制相关设备进行断电。路灯杆侧设备本身带有备用锂电池,在断电情况下也可以持续对相关线路进行监测,从而提升整个路灯线路线路的安全可靠性,也便于路灯的故障维护。

五、结语

24小时5G基站供电管理系统的建设,使5G基站的部署和应用变得简单,无需再考虑复杂的安装和供电问题,同时本系统建设成本低,维护简单,安全性高,便于快速建设与实施。不需要更改现有的路灯维护和作业模式。本系统可以极大的减少项目复杂度,从而降低5G小微基站和各类物联网设备的基础建设成本、安装实施成本、运行维护成本,也可提高基础设施使用率,从而获得丰厚的利益。