福建省邮电规划设计院有限公司
摘要：随着4G向5G时代的发展，频率由低到高，基站数量也成倍的增长，铁塔建设需要有新的思路和方案，三大运营商所建设的4G基站BBU和RRU功耗均约为250W，5G 系统所采用的Massive MIMO技术，由于其基站收发单元的增加、处理能力的增强，导致设备功耗也大幅度提高，本文以现有的基站电源系统弊端为基础，提出了相应的改造方案，为5G 基站设备共址现网机房建设安装提供相应参考。
关键词：5G网络；设备功耗；电源；AAU
1基于4G基站改造5G网络的现状
为了更好地配置电源配套产品，统计现有基站负载功耗作为依据进行配置。4G网络所建设基站功耗约为1200W，由于新增的5G基站收发单元增加、处理能力的增强，导致其设备功耗也大幅度提升。根据厂家给出的5G最大的典型功率为大唐4940W，因设备后期还有一定的优化空间，实际功耗按照最大功耗的80%计算约为4000W。新增5G设备的基站基本为数据流量热点站，假设2G、3G、4G基本各制式均已安装，同时3个运营商均增加5G设备后基站无线设备功率将达到18kw，但联通和电信采用合路天馈方式建设5G网络。负载的增加将会导致大量的电源改造和新建。
25G技术对基站配套建设的影响
2018年12月，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通发文，对5G系统中低频段试验频率使用发放了许可。中国电信及中国联通皆获得使用100MHz带宽的3.5GHz（电信：3400MHz-3500MHz、联通：3500MHz-3600MHz）频段的5G试验频率资源，而中国移动分别在2.6GHz（2515MHz-2675MHz）及4.9GHz（4800MHz-4900MHz）频段上获得共260MHz带宽的5G试验频率资源，具体频段分配情况如下：
表1 我国5G频段分配
5G网络由于需要考虑到其业务的多样性，故对网络部署的灵活性需求更高，5G RAN网络架构将从4G的BBU、RRU两级结构发展成CU、DU和AAU分级布放的三级结构。其中，天线侧运用Massive MIMO技术，将天线与射频模块集成为一体。在5G部署之初，其设备形态优先采用CU/DU合设的方式，随着对未来基于5G网络垂直行业等新兴产品的需求，可在基于MEC边缘云的基础上，采用CU-DU分离的方式架设5G系统。目前，各地试验网均采用CU/DU合设下沉的部署方式，但由于部分电信企业基于机房条件、光纤资源等情况也已经在考虑CU/DU合设集中部署的方式。考虑到5G高频段辐射范围小，遮挡损耗大等特点，在网络建设中，结合覆盖目标及公司存量和社会资源，探索高低结合的综合覆盖方案，既实现目标区域覆盖，又降低了建造成本。
根据前期移动某省公司对5G基站不同负荷下的功耗进行了测算，在满载情况下5G基站的功耗在3650-3900w之间，平均值详见下表。
表2 我国5G功耗测算
35G基站开关电源依据及措施
开关电源改造建议采用扩容、替换方式，整流模块均应采用“N”的方式进行配置。5G备电时长与4G不相同或机房内还有安装空间的，优先采用智能负载管理器方式进行差异化备电，即在利旧原开关电源基础上，额外新增一套智能负载管理器用于5G分路下电需求；5G备电时长与4G相同时或机房内已无安装空间的，优选采用替换小容量电源方式，即通过对现有开关电源拆除，新增一架室内综合柜，替换大容量模块化电源，节约大量空间需求。
5G新增设备对直流电源端子的需求为：一次下电设备（CD/DU+AAU）为2路100A（目前华为有2个DCDU，要求2个100A以上空开，中兴DCPD要求主备两路供电），二次下电传输设备为2路32A。
4对机房空间解决依据及措施
4.1 室内站（机房站）改造原则：
机柜空间不足时，可新增综合机柜。机房安装机位不足时，在新增设备尺寸和重量不大的前提下，可通过壁挂方式解决。机房安装机位不足且无壁挂空间时，应和运营商沟通是否有可拆除的2G/3G闲置通信机柜，并利用拆除设备的空间安装新增综合机柜。避免机房扩容带来的建造成本、场租费用及运营商租费的上涨。
4.2 地面室外站（机柜站）改造：
机柜空间不足时，应首先和运营商沟通是否有可拆除的2G/3G闲置通信机柜，并利用拆除设备的空间安装新增设备。避免机房扩容带来的建造成本、场租费用及运营商租费的上涨。若原有机柜空间已满，且无地方新增柜子的，可通过新增大柜子替换原有小柜子，获取多余空间满足新增设备。
4.3 楼面室外站（机柜站）改造：
机柜空间不足时，应首先和运营商沟通是否有可拆除的2G/3G闲置通信机柜，并利用拆除设备的空间安装新增设备。避免机房扩容带来的建造成本、场租费用及运营商租费的上涨。若原有机柜空间已满，且无地方新增柜子的，可通过新增大柜子替换原有小柜子，获取多余空间满足新增设备。
要求在共享基础上采取标准方案，综合考虑经济性、实施难度、适度考虑超前性。根据三家电信企业对接机房安装空间需求如下：
●移动：5G BBU 2U+DCDU 2U+传输设备4U+散热空间2U=10U；
●联通：5G BBU 2U+DCDU 1U+传输3U+散热空间2U =8U；
●电信：5G BBU 2U+ EPU02D 1U+传输4U+散热空间2U =9U；
考虑到传输设备及散热、维护空间，均预留2U的散热空间。拉远场景下不考虑BBU及传输设备空间；目前建设模式主要以BBU集中池为主，所以建设5G基站只需考虑拉远空间需求即可。
目前运营商开始替换2G和3G设备，基站建设模式以集中BBU放置为主，机房空间需求会逐步减少，且5G建设后，前期存在的大量BBU将从基站上拆除安装到C-RAN机房，原则上不建议在5G基站上增加机房。建议腾挪设备节约投资，满足当期设备空间需求，后期设备退网后释放出大量空间。
5对后备时长供电解决方案探讨
根据前期5G基站主要布局在城区热点区域，停电较少， 5G基站蓄电池按照100Ah配置满足一小时放电即可，主要考虑发电赴途时长长短问题，城区站点赴途时长基本不超一小时，配置大量蓄电池对机房空间需求较大，且投资过高，以发电赴途时间考虑为宜。
6特殊案例及解决办法
●案例一：
机房有多个老旧的2G 系统BTS 落地机柜，
现有开关电源容量很大无法更换更大容量且开关电源柜内已无多余端子，机房空间有限、无法新增开关电源。
解决方案：将现有的2G 系统所布放的BTS 机柜替换为BBU+RRU 架构的同厂家DBS 系统。按4比1的比例将原有的BTS机柜拆除，原位安装DBS系统的落地机柜。将2G 系统GSM 和DCS 系统的2 个BBU 设备安装在落地机柜，对应的RRU 设备从DCDU 单元进行取电。落地机柜所空出的剩余空间可安装新增5G BBU 单元，新增设备可引用原有2G BTS 机柜拆除后所空出来的电源端子取电。
●案例二：
机房空间不足，现有蓄电池容量不足以为新增系统备电，没有空余位置更换更大容量的蓄电池，但机房内的落地机架剩余空间较多。
解决方案：在落地机架剩余空间安装2 组支持19英寸机柜安装的100 Ah梯次电池（电池高度约为5U），原有铅酸蓄电池所在位置不变，接入到新增的电池共用管理器，电池共用管理器对所新增的梯次电池和原有的蓄电池进行统一管理。通过新旧电池组共用管理器的方式，实现梯次电池与铅酸电池并用，以此提升机房电池容量来满足新增5G 设备的后备时长要求。
7结语
如何在保证机房电源供电系统安全可靠的前提下，选择改造难度小、投资少、施工周期短的电源改造方案，是铁塔公司在5G 网络建设上面临的一大难题。本文基于现有基站电源系统的弊端并提出了相应的改造方案，为5G 基站设备共址现网机房建设安装提供相应参考。随着通信技术的不断发展，5G网络系统的BBU 和AAU 单元的功耗会进一步减少，对应的网络建设模式和配套电源需求将得到更好的解决。
参考文献
[1]龚戈勇.5G无线设备利用机房传输系统电源的应用探讨[J].通信电源技术,2020,37(01):182-185..
[2]岑祺.5G基站市电建设及改造方案[J].信息通信,2019(12):210-213.