基于5G 网络的基站电源建设策略

樊一林，秦剑涛，冯其华

（1.华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310052；2.中国电信股份有限公司四川分公司，四川 成都 610041）

1 5G 网络基站电源的建设需求

5G 网络基站电源的建设需要对现有网络通信基站进行扩容和改造，以最大限度地利用资源，缩短网络架构的部署时间。根据实际情况，中国铁塔公司将整合3 大运营商现有的机房、铁塔等资源，实现资源的优化配置。目前，多家运营商共同使用同一铁塔、电力系统、基础设施资源已成为一种普遍现象，因此综合基站需要更大的能量来支持其运行，而基站电源的高效供电是关键。5G 相比4G，一方面具有更广泛的连接功能，无论用户使用何种设备，都可以快速连接到网络；另一方面具有低能耗，极大地促进了智能设备的开发和研究，如人们目前常用的电子设备（手机、智能手环、电子手表等）。

5G 基站供电系统往往由直流电源和交流电源2 个部分组成。其中，直流电源系统由高频开关组合电源、蓄电池等组成。与传统基站的供电系统相比，5G 基站的实际用电需求发生了明显变化[1]。一方面，传统基站设备的功耗小，而5G 基站设备的功耗提升明显；另一方面，5G基站的设备功能达到了更高水平，与传统基站的工作功率不符，且需要优化直流电源，提高了供电效率和质量[2]。

2 5G 网络基站电源的选择

2.1 加强基站高耗能的合理规划

随着5G 业务逐渐成为当前运营商的主流业务形态，人们对5G 网络提出了更高的要求。为了提高5G网络基站电源的应用效能，保障5G网络的高价值应用，需要合理规划基站，准确定位故障问题。在实际维护过程中，管理单位需要注意持续优化告警信息。故障规则可以从多个维度进行分析和关联，将项目实施、财产搬迁、灾害预警、用户投诉、输电故障、活动信息、网络优化调整以及停电停站等信息纳入案例信息库。深度处理和分析相关信息，将其纳入可集中处理或不需要现场检修的工单，通过控制电网和区域调度单的数量，提高基站运行效率。5G 网络基站主要由供电设备、通信设备、照明设备以及空调设备4 部分组成。其中，供电设备主要为基站内各种通信设备提供持续的电力供应，由电源和储能电池组成。近年来，5G 网络基站设备的功耗迅速增加，中国联通、中国移动、中国电信的共享基站能耗已超过30 kW，同时通信容量增长了约3 倍。根据目前的数据分析可知，未来基站的建设和改造需要综合考虑多种因素。首先，交流空开关要有足够的充裕度，以便后续扩容；其次，供电方面要有足够的升级空间，为后续基站的升级做准备；最后，要满足5G 网络基站的不时之需，自由备电，以应对突发情况[3]。

2.2 加强5G 网络基站电源的稳定性

5G 通信基站主要由电源设备、通信设备、照明设备以及空调设备4 部分组成。其中，电源设备主要用于为基站内各种通信设备提供持续的电力来源，主要由电源和储能电池组成，主要负责无线信号的实时接收和传输，保证无线信号的处理水平。该设备主要由有源天线单元、基带单元和网络传输设备3 部分组成。5G 网络基站超过一半的网络瘫痪与能源供应有关。网络中断对主要涉及语音通话业务的3G 网络和4G 网络的影响相对较小。除语音业务外，4G 网络增加了移动支付业务，但该业务量相对较小，因此小规模网络中断造成的损失是可控的。5G 网络基站的电源能耗比4G 基站高，5G 网络重要的业务主要包括虚拟现实/增强现实（Virtual Reality/Augmented Reality，VR/AR）、智能驾驶、智慧城市以及智能系统等，一旦网络中断，损失难以估计。因此，5G 网络基站电源建设的稳定性对5G 网络基站的稳定运行至关重要。

3 5G 网络基站电源的建设改造流程

3.1 加强改造蓄电池和二次下电

5G 网络的发展是当前基站电源发展的重要趋势之一。随着5G 技术的不断完善和商用进程的加快，越来越多的地区开始建设和部署5G 网络基站电源。5G 网络具有高传输速度、低时延等特点，可以为人们提供高效的通信服务。然而，5G 网络基站电源建设改造是一项庞大的工程，需要充分考虑技术特点和实际需求。首先，加强对蓄电池改造相关内容的研究。工作人员需要关注5G 网络基站设备的能源消耗情况。其次，在明确蓄电池运行所需功率后，应制定电池改造计划。例如，可以选择锂电池代替铅酸电池，因为锂电池的成本和容量优势更加明显。最后，分析二次下电改造的关键点，以保证输电设备的正常运行[4]。

当开关电源的交流电源处于断电状态时，电池会继续为满足要求的设备供电。但是，电力供应的数量有限，当电压下降到一定水平后，5G 网络基站的电源设备会断电，即第一次下电。二次下电指蓄电池对传输设备的持续供电，即当电池处于电压保护状态时，切断所有电源以保护电池。因此，需要重视5G网络基站电源的建设，掌握技术要点，充分实现电源的实际工作功效，提高5G 网络基站电源建设的经济效益。

3.2 加强改造整流模块与直流模块

5G 网络中，5G 网络基站电源建设需要满足更高的覆盖范围需求，同时需要考虑更多的应用场景和服务质量需求，给5G 网络基站电源建设带来了一系列挑战。

首先，5G 网络基站电源建设需要更多的天线和射频单元，意味着基站的体积更大、功耗更高、布放更困难，需要更加复杂的调整。5G 网络基站电源建设需要更加密集的基站部署，使得基站之间的干扰和协同更加复杂，需要更加复杂的电源规划设计。

其次，5G 网络基站电源建设需要支持更多的应用场景和服务质量需求，如大容量数据传输、低时延通信、高可靠性通信等，对5G 网络基站电源的性能提出了更高的要求，需要基站具备更高的安全保护能力等。

最后，5G网络基站电源建设需要采用智能化技术，如大数据技术、云计算技术、人工智能技术等。这些新技术需要5G 网络基站电源建设具备更高的兼容性、更加完善的硬件和软件结构来支撑。传统基站由大量整流模块组成，且电池本身有充电需要，因此现有的整流模块难以满足5G 网络基站电源设备的功能需求，需要对整流模块的相关设备进行扩容改造，重点是对基站的新增模块进行扩容，以满足5G 通信网络的应用需求，同时需要重点研究转移与直接供给之间的过渡问题。在220 V 电源的影响下，大量5G 设备的加入会对城市电网造成较大的电力负担，影响5G 设备的正常运行。随着5G 设备的增加，功率转换压力逐渐增大。因此，要及时关注功率转换压力的变化并采取应对措施，以提高5G 基站供电改造的质量和运营效益[5]。

4 5G 网络基站电源建设的实施策略

4.1 加强基站电源的建设

随着社会经济的不断发展，5G 业务成为基站电源建设的主要形式之一，对网络通信有着更高要求。要想提升基站电源的建设成效，为5G 网络技术的高应用价值提供保障,需要在基站电源建设期间加强对光伏发电系统的精准定位。同时，在实际应用过程中，管理单位应重视对告警信息的优化，通过对光伏发电系统的多维度应用进行分析与关联，将光伏发电系统的应用纳入案例信息库中，并对关联性信息进行深入研究，以提升基站电源建设效率。基站电源建设是5G 网络实现全面覆盖、稳定运行的基础，纵观当前基站电源建设，普遍存在设备功耗增大、天线数量多等问题。同时,随着5G 网络覆盖面的不断扩大，要想满足基站电源的实际需求，就要根据实际情况适当增大5G基站电源的建设密度。结合5G技术发展要求，可以采取小光伏发电系统来提升基站项目的建设水平。为确保基站电源的建设符合预期要求，要求建设人员重视对结合小基站与宏站的施工方案的应用。并以集中的方式进行集中单元（Centralized Unit，DU）的资源放置，编制契合基站电源运行要求的有源天线单元（Active Antenna Unit，AAU）基站细化分布方案，确保基站电源符合共享化要求。

4.2 加强铁锂电池组的应用

与铅酸电池相比，铁锂电池在放电时间、物理能量比、适用性等方面都有一定的优势。在同等尺寸下，铁锂电池的存储容量可有效解决基站耗电机房承载能力不足的问题。但是，目前电池市场上的新型铁锂电池的价格较高，无法得到广泛应用。

现阶段，常用的基站供电方式有以下3 种。第一，铁锂电池。在5G 网络基站电源的改造过程中，由于现有的建筑容量有限，铅酸电池的运行功耗无法满足基站设备的正常使用需求。在这种情况下，可以使用铁锂电池代替铅酸电池。这样虽然增加了电池的应用成本，但是提供的电能可以满足5G 网络基站的应用需要，节省5G 网络基站的应用空间，同时可以提高基站内的温度，降低基站内的空调能耗，降低5G 网络基站电源的应用成本。第二，铁锂电池和铅酸电池通用模块。通常不同类型的电池不能混合使用，但是电池混合器的出现使不同电池的混合使用成为可能。铅酸电池与铁锂电池组合，可以增加5G 网络基站电源的存储容量，节省空间，一定程度上降低了电池成本。该组合可以重复利用现有的基站电池，满足5G网络基站的供电需求，达到节约资源、降低5G 网络基站运行成本的目的。第三，加强对二次电池的重复利用。部分电动汽车更新电池后，原动力锂电池容量会衰减到原容量的70%，但锂电池可以重复使用。因此，要加强对电动汽车电池的回收利用，通过拆解获得单体电池，对电池进行测试和筛选，重新组装合格的电池，并进行定期的维护和抽查。动力锂电池的二次利用实现了资源的二次利用，能有效避免资源浪费，降低5G 网络基站电源的建设成本[6]。

现阶段，铅酸电池在高温环境下的使用寿命有所降低，而铁锂电池和动力锂电池能应用于高温环境，但成本较高。动力锂电池属于“二手”电池，规模受限且数量有限，无法广泛使用。因此，管理者需要根据5G 网络基站的规模、功耗、现有条件合理选择基站供电方式。

4.3 加强光伏发电系统的应用

目前，中国光伏发电技术正在快速发展，通过引进光伏发电系统可以有效降低用电量。光伏发电是将太阳能资源转化为电能的技术，可缓解电力供应压力，实现绿色可持续发展的目的。通过智能调控，优先使用光伏发电系统，可以有效减少基站应急电站电池的使用，节约成本。此外，光伏发电系统可用于基站的存储和应急，减少基站对传统蓄电池的依赖[7]。

5 结 论

5G 网络通信基站的深化发展，既是推动网络和业务转型的关键部分，也是我国进入信息化快速发展阶段的重要举措。如何在保证5G 网络通信基站大规模建设的同时，提高5G网络通信基站的电源建设效率，是各大通信运营商高度关注的问题。在开展5G 网络电源部署工作前，要重视对不同模式的运用，不断简化网络管理流程，确保5G 通信的安全性，从而降低能耗的投入量，为5G 网络的平稳推进提供重要保证。