通信基站改造为业务汇聚机房的方案探讨

温仕永，宋创兴

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210009）

0 引 言

在全业务运营背景下，如何建设好传送网以便更好地适应业务发展的需求，更好地为业务发展提供安全、高速的带宽是今后传送网络建设发展所应考虑的主要内容。目前通信运营商城域传送网已经形成较为完善的架构体系，基本能满足2G、4G及5G业务初期的发展需求；但是在全业务运营的情况下，还无法完全适应对网络容量、网络结构带来的影响，需要进行一定的网络调整、优化和部署。另外，传输整体资源的相对不足也制约了该运营商快速切入到固定集团客户等宽带接入市场，因此运营商传送网面临种种发展机遇，也同样面对着严峻的挑战，需要积极进行一系列的传送网络整合，打造传送网络的可持续发展能力，使得传送网能够成为安全可靠性高、业务承载能力强的宽带化、综合化、智能化的高水平承载平台。

随着不断增长的无线网络业务需求，需不断增加空中接口带宽、基站数量，网络的资产性支出（Capital Expenditure，CAPEX）/运营成本（Operating Expense，OPEX）逐年增高，随之而来的无线接入网络的机房、无线设备、传输设备、后备电源、空调等设备冗余浪费和能源消耗问题及机房租金成本日益严重。业务汇聚机房的基带处理单元（Building Base band Unit，BBU）集中部署方式减少基站机房数量，从而减少能源消耗，提高基础设施利用率，降低建站成本，缩短建设周期。

因此，在不断增长的业务需求下面临着机房空间不足，电源容量不够，网络设备接入不便捷无法提供优质的数据业务的问题，同时运营商在长期发展工程建设大量无线基站，这些基站分布范围广，位置优越，周边用户人群集中。而且早期的天线基站除少量必要的传输设备外，几乎都是柜式无线设备。近年来随着更新迭代，原有的无线网大机柜已被高度集约的BBU+ 远程终端单元（Remote Terminal Unit，RTU）设备取代，空出大量空间可重新规划布置，进行基站机房的升级改造工作，使基站机房成为全面支撑全业务下长期演进（Long Trem Evolution，LTE）、窄带（Narrow Band，NB）、5G、集团客户、家庭宽带等各种业务的业务汇聚机房[1-3]。

1 机房改造原则

不搞“大拆大建”，既要最合理的经济效益开展改造，又要兼顾改造过程中降低网络的风险；传输专业设备以设置独立直流电源系统和铁锂电池组，以达成“超强传输、超强保障”支撑“超强基站”的目的。对中远期传输专业需求的基础上，在规划区域内（机房中间位置）合理设置传输设备和动力电源机架位。在机房四周设置无线机架，设备平面布置要求如下文所述。

（1）应根据近、远期规划统一安排，以近期为主。（2）应使设备之间的布线路由合理，减少往返，布线距离最短。（3）应便于维护和施工，应照顾自然采光，有利于抗震加固。（4）设备平面布置、安装间距的要求参照表1。（5）机房地面载荷要求。业务汇聚机房（设备单列排列）的地面均布负载按规范要求称重为6 kN/m2。如果地面称重达不到要求，应采取必要的加固措施。（6）经常发生水灾地区的业务汇聚机房，电源设备宜设在当地水位警戒线以上的机房内或采取其他防水灾措施。

表1 标准机房设备排列距离参考值

2 机房改造策略

2.1 基站机房中的传输专业设备中期规划

基站机房作为传输网络结构中的接入层物理点，主要部署为接入类传送网设备，不排除数据通信网络（Date Communication Network，DCN）设备、每英寸点数（Dots Per Inch，DPI）探针、北向指针等数通设备的下沉，但仍然属于接入类设备，其均采取综合机柜/数字机柜的方式实施安装和部署，因此基站机房内中期规划设备和机架位如表2所示。

表2 机房中期规划设备和机架位

（1）传输专业设备机架区规划：存在双开的情况，因此设备机架需部署在基站机房的中间列。

（2）传输接入类设备：同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）、PTN等设备尺寸小，设置为标准综合或数字机柜，但后续增加SPN等设备则因散热问题，规划设置为单独综合/数字机柜。

（3）传输数通类设备：未来发展存在智能网管等数通设备下沉于基站和传输机房，因此预留1个综合/数字机柜位置。

（4）传输业务类设备：因传输普通、业务汇聚机房的增加，基站共址光线路终端（Optical LineTerminal，OLT）业务将逐渐迁移至普通/业务汇聚机房下带，因此原则上不在基站机房增设千兆OLT设备，但不排除个别超强基站保留普通OLT设备和增设千兆OLT设备。

（5）ODF架：根据集采不同型号的光纤配线架（Optical Distrbution Frame，ODF）架尺寸不同，双面型的ODF架则需双开，因超强基站的传输光缆双路由建设的可能性存在，不同路由的光缆成端在不同的ODF架，因此规划设置2个ODF架。

（6）传输设备机架位发展趋势：根据传送网技术向一张网演进的趋势，同时SDH退网、PTN业务逐渐迁移至切片分组网络（Slicing Pocket Network，SPN）、SPN的带宽能力提升、基站OLT业务迁移至传输机房等发展趋势，基站机房内的传输类设备机架位将逐步减少，中期规划超强基站的传输类设备机架位为标准 300 mm×300 mm，共 12 个。

2.2 动力电源保障中远期规划

（1）直流电源系统容量。根据上述中期传输类设备规划数量，最大化（按设备满配板卡）用电功率需求为6.9 kW，实际用电功率将大大小于最大化标称功率，一是传输设备板卡按实际需求配置；二是OLT设备下带用户数控制在4 000户以内，不可能满足板卡的功率配置，如基站OLT设备，高频开关电源输出电流为15 A，用电功率为0.795 kW（含电池浮充）。

按照最大化用电功率计算如下：6.9 kW（传输类设备最大化用电功率）/50 V+400 Ah（后备电池容量）/20 h（均充时长）×1.05（充电系数）=159 A。

直流电源系统容量=154.25 A（传输类设备总电流需求）/0.8（容量使用率预警门限）=198.75 A。

（2）后备时长。无线专业为超强基站设置一体化油机为20 kW，具备自启动油机功能，按有固定油机的普通汇聚、业务汇聚机房后备时长计算如下。

具备OLT设备的超强基站：400 Ah（铁锂电池8×50 Ah）×0.75（放电系数）/138 A（传输类设备最大化用电功率 6.9 kW/50 V）=2.17 h。

无OLT设备的超强基站：200 Ah（铁锂电池4×50 Ah）×0.75（放电系数）/90 A（无 OLT 设备的传输类设备最大化用电功率 4.5 kW/50 V）=1.6 h。

因此，基站机房的传输类直流电源系统可采用嵌入式一体化高频开关电源。现网具备OLT设备的超强基站传输类后备电池为铁锂电池8×50 Ah=400 Ah。现网无OLT设备的超强基站传输类后备电池为铁锂电池 4×50 Ah=200 Ah。

2.3 一张光缆网改造

现网的基站大部分为2015年前建设的基站，机房内接入光缆按传统方式部署，具备OLT设备的基站，则设置出局的主干光缆和独立设置ODF架，传统的基站接入环（含集团专线、光纤直放站等接入类光缆）光缆则成端在综合机柜的加装成端盘，或者为光配线箱，存在2张光缆网的问题。

改造为BBU集中部署的基站，则基站拉远光缆，存在2个走向；第1个走向为由综合机柜成端盘或光配线箱向环状结构的基站走向；第2个走向则是以ODF架的主干光缆的发射状走向，因此将造成BBU设备需向综合机柜、光配线箱、ODF架跳纤存在纤芯混乱的情况，无法合理分配和管理纤芯资源。

改造措施：统一以ODF架收纳光缆，将综合机柜、光配线箱的光缆统一割接至ODF架，由ODF架实现光缆出入局汇集和调配。

2.4 示范站改造方案

（1）基本概况。H基站为自建土建机房，位于路边小山头上，机房长6.8 m，宽4.1 m，空间约为28 m2，外电独立报装；机房内的传输、无线类设备均按传统的布置方式部署；其中传输类的综合机柜按传统的方式部置在直流电源与AC交流电源区之间，后续新增的OLT设备则部署在机房的中央列，传输各设备机架位的摆放方向属于传统的规范内。现有设备情况如表3所示。

表3 现有设备

（2）传输直流电源+后备电池组改造方案。本机房具备传输独立的直流电源系统，为嵌入式开关电源系统（4×50 A=200 A），铁锂电池为 2×50 Ah=100 Ah， 目前只供应1端中兴 C300OLT设备（8块业务板，共108个无源光纤网络（Passive Optical Network，PON） 口， 已使用 82个 PON 口，PON口利用率79%，下带用户为2 046户）的电力，综合机柜传输设备（含1端 SDH、1端 PTN 6 200、1端PTN6 150）均未接入至本电源系统。

总体规划需求。该综合业务区已经具备1座普通汇聚机房，具有1端千兆OLT设备（华为MA 5800），并且下带主干光缆与H基站OLT下带主干光缆已经融合，但距离镇区较远（光缆长度达到4 km），因此仍规划和计划在镇区租赁1座业务汇聚机房，并规划新增1端千兆OLT设备和部署无线集中设备，与H基站形成相互配对、冗余的业务汇聚机房，因此H基站机房不再增加千兆OLT设备，只新增1端SPN接入层设备。

改造措施。综合机柜的传输类设备的直流电源割接至嵌入式开关电源系统；本开关电源系统的一体化铁锂电池，暂不作扩容，待割接后测试用电量和电流值，为下一阶段的规范、标准制定提供依据。

（3）传输机架位改造方案。本机房中央列的传输设备摆放方向和位置符合上述的原则与标准，但其中1个综合机柜则阻挡住AC交流屏等位置。

改造方案和措施：CS01综合机柜保持原位置不作任何动作，机柜内的光缆成端迁移至ODF架后，成端盘全部拆除，空闲位置。CS02综合机柜的传输设备全部迁移至CS01综合机柜，CS02综合机柜搬迁至传输位置区（ODF架旁），如图1所示。

（4）光缆改造方案。改造方案和措施：CS01、CS02综合机柜的光缆全部迁移至ODF架，综合机柜不再设置成端盘，具体实施如图1所示。

图1 机柜设备布置

3 结 论

现有基站机房空间、电源配套、传输光缆等配套资源整改周期长、流程烦琐。因此运营商开展全业务前做好基站改造为业务汇聚机房的准备，对候选基站资源进行提前相关的改造和升级，可从容应对突发业务需求，快速完成相关设备的部署，特别是各运营商在大规模建设5G的情况。使基站机房成为全面支撑全业务下LTE、NB、5G、集团客户、家庭宽带等各种业务的业务汇聚机房。