直流遠(yuǎn)供技術(shù)在通信基站隧道建設(shè)場景應(yīng)用及建設(shè)成本分析

羅　棚

（中國鐵塔股份有限公司 重慶市分公司，重慶　401121）

直流遠(yuǎn)供技術(shù)在通信基站隧道建設(shè)場景應(yīng)用及建設(shè)成本分析

羅棚

（中國鐵塔股份有限公司 重慶市分公司，重慶401121）

隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)的完善，基站日益增多，隧道基站的電力供應(yīng)問題變成了通信業(yè)務(wù)發(fā)展的重要瓶頸，直流遠(yuǎn)供技術(shù)以其安全、經(jīng)濟(jì)、適用、易維護(hù)等特性取代傳統(tǒng)供電模式成為解決這一問題的主要方法。

直流遠(yuǎn)供；通信基站；隧道場景；成本

通信基站建設(shè)是通信事業(yè)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)，而基站的建設(shè)固然離不開電源的供應(yīng)。在通信基站建設(shè)過程中，經(jīng)常會遇到如高鐵、隧道、山區(qū)等特殊場景，傳統(tǒng)的基站建設(shè)電源供應(yīng)方案通常是采用就近接市區(qū)電網(wǎng)，但這些特殊場景常常面臨著市電引入困難、投資巨大、報裝保修繁瑣等問題，而通過直流遠(yuǎn)供技術(shù)的引入，不僅實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)端設(shè)備的不間斷電力供應(yīng)，同時兼具投資成本低、安全性能高等多方面優(yōu)點(diǎn)，后期運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用也大大降低。

1　直流遠(yuǎn)供技術(shù)原理

直流遠(yuǎn)供技術(shù)在通信基站建設(shè)電源供應(yīng)方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用，其基本原理是：利用局端設(shè)備將傳統(tǒng)的48V電源隔離升壓，使其變成直流高壓（280～400V），再利用電纜將電力傳輸至遠(yuǎn)端設(shè)備，遠(yuǎn)端設(shè)置變壓器，將高壓直流電變壓至所需要的輸入電壓，以此達(dá)到為遠(yuǎn)端設(shè)備提供穩(wěn)定的、24小時電源供應(yīng)的目的。

直流遠(yuǎn)供電源采用的主要技術(shù)是脈沖寬度調(diào)制 （Pulse Width Modulation，PWM）脈寬調(diào)制技術(shù)，起到電能傳輸作用的電纜可以是電力線纜、雙絞線纜或復(fù)合光纜，設(shè)備投入方面無須安裝電表、漏電保護(hù)開關(guān)、大體積不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）等。這種遠(yuǎn)端供電系統(tǒng)尤其適用于為一些特殊場景如當(dāng)?shù)亟与姴槐慊蚬╇姴环€(wěn)定的通信設(shè)備提供穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、可靠的電源供應(yīng)。

圖1　直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)

2　直流遠(yuǎn)供技術(shù)較傳統(tǒng)電源的優(yōu)勢

目前的通信基站建設(shè)中的傳統(tǒng)供電方式為集中供電和分散供電兩種，其中集中式供電指在基站機(jī)房配置電源系統(tǒng)，集中為安裝在不同位置的通信設(shè)備供電，二分散式供電指基站設(shè)備就是使用本地交流電源。與傳統(tǒng)供電方式相比，直流遠(yuǎn)供電源供應(yīng)方式在特定場景具有其獨(dú)有的優(yōu)勢，具體如下：

2.1適用于特殊場景遠(yuǎn)端供電

在供電網(wǎng)條件較好的城市區(qū)域，傳統(tǒng)的供電設(shè)備供電、備電，由于引電距離相對較短，供電方便，線路易于敷設(shè)，設(shè)備安裝及維護(hù)也較為便利。

而在山區(qū)、農(nóng)村、隧道等一些特殊場景，由于供電網(wǎng)條件較差，甚至不能獲取電源供應(yīng)，這時就需要直流遠(yuǎn)供技術(shù)為基站提供穩(wěn)定安全的電力供應(yīng)。

2.2建設(shè)成本低，施工簡單

直流遠(yuǎn)供建站的建設(shè)成本相較于傳統(tǒng)供電方式來說，前者明顯低于后者，導(dǎo)致成本降低的原因主要有如下幾點(diǎn)：首先是無須建設(shè)專用供電線路，可與通信光纜同路由敷設(shè)；其次是手續(xù)簡單，不需要向供電管理部門報批；再次直流遠(yuǎn)供基站施工周期短，遠(yuǎn)端所需配套設(shè)備簡單。

2.3運(yùn)行維護(hù)成本低

傳統(tǒng)供電方式往往存在著日常維護(hù)、運(yùn)營管理成本高的問題，主要是因?yàn)樵O(shè)備安裝在野外，環(huán)境惡劣，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行使用壽命降低，電源設(shè)備被盜及沿線盜電等現(xiàn)象也時有發(fā)生，還需要支付電力部門代為維護(hù)和日常管理的相關(guān)費(fèi)用。

采用直流遠(yuǎn)供技術(shù)，其電源設(shè)備安裝于機(jī)房，局端室內(nèi)環(huán)境中，便于統(tǒng)一運(yùn)行維護(hù)及管理，而且相較于室外多變的環(huán)境，在室內(nèi)的設(shè)備故障率更低，減少運(yùn)行維護(hù)的工作量，而且直流供電可以采用鋁芯導(dǎo)線電纜進(jìn)行傳輸，代替了交流傳輸?shù)你~芯導(dǎo)線，電纜材料的不同有效減少了電纜被盜問題的發(fā)生，減少了被盜損失。

2.4安全性更高

傳統(tǒng)供電方式，尤其是分散式的供電方式，直接取用本地的交流電源，極容易受當(dāng)?shù)仉娏?yīng)系統(tǒng)影響，一旦發(fā)生電力供應(yīng)不穩(wěn)或者停電等情形，將直接導(dǎo)致通信基站電力供應(yīng)的中斷。而直流遠(yuǎn)供技術(shù)的采用，使得通信基站電力供應(yīng)擺脫當(dāng)?shù)仉娏?yīng)情況的束縛，實(shí)現(xiàn)了電力中斷但信號不中斷，大大提高了通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性。

3　基站隧道新建設(shè)與原有線路改造適用場景

直流遠(yuǎn)供技術(shù)的適用場景主要為一些不適合應(yīng)用傳統(tǒng)電源供電方式的特定、特殊場景（如高鐵、地鐵沿線基站，山區(qū)、隧道、農(nóng)村地區(qū)基站等）設(shè)備的供電及管理；通信網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端各種設(shè)備，特別是低功耗設(shè)備、室外型設(shè)備的供電與管理；各種需要高保障的供電需求的網(wǎng)絡(luò)元件設(shè)備（如備份供電等）的供電與管理，其他無法取得電源的設(shè)備或場景的供電與管理。

其中通信基站隧道建設(shè)與原有線路改造適用場景，主要分為鐵路隧道、公路隧道等多種。其中每種隧道由于自身?xiàng)l件導(dǎo)致都有著自身獨(dú)特的特點(diǎn)，公路隧道內(nèi)通常較為寬敞，車輛的通過對于隧道內(nèi)信號影響不大，可以在實(shí)際空間允許的情況下選擇尺寸大的天線，以增大覆蓋面積，增加效益。相反，鐵路隧道由于只供鐵路穿行，通常隧道內(nèi)較為狹窄，火車的通過填滿了隧道內(nèi)的大部分空間，嚴(yán)重影響信號質(zhì)量，且隧道的狹窄嚴(yán)格限制了天線安裝的空間，大大影響了天線的尺寸和增益。

當(dāng)直流遠(yuǎn)供電源供應(yīng)系統(tǒng)在隧道場景應(yīng)用時，局端安裝在附近的宏基站或接入網(wǎng)點(diǎn)機(jī)房內(nèi)，通過復(fù)合光纜或?qū)Ｓ秒娎|傳輸至遠(yuǎn)端；遠(yuǎn)端與射頻拉遠(yuǎn)單元（Radio Remote Unit，RRU）、直放站等設(shè)備安裝在一起，為其供電。

4　傳統(tǒng)電源供電與直流遠(yuǎn)供建設(shè)成本分析對比

通信基站供電系統(tǒng)中，直流遠(yuǎn)供供電系統(tǒng)和傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)兩種不同的供電方式，其建設(shè)內(nèi)容也大不相同，在很多方面存在差異。

直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)局端需要增加局端設(shè)備，同時擴(kuò)容局端直流電源系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)不需要；在本地工程建設(shè)方面，二者都需要遠(yuǎn)端設(shè)備安裝、電纜的引入及敷設(shè)以及接地制作，但是直流供電可以利用光纜管線，傳統(tǒng)交流供電系統(tǒng)則需要新建專門的交流引入電纜管線，室內(nèi)安裝時還需要新建或租用機(jī)房；在本地工程協(xié)調(diào)方面，傳統(tǒng)供電方式涉及內(nèi)容也較為繁瑣；最后是運(yùn)行維護(hù)方面，直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)電費(fèi)一次支付，設(shè)備和線路維護(hù)較為方便，但傳統(tǒng)供電系統(tǒng)電費(fèi)需多處支付，設(shè)備和線路的維護(hù)較為復(fù)雜，設(shè)備室內(nèi)安裝時還需要定期更換電池。

由于兩種供電系統(tǒng)在建設(shè)內(nèi)容上存在著差異，因此，對于某種特定的場景來說，場景的不同及供電條件的差異，均會導(dǎo)致兩種供電系統(tǒng)的投資成本存在較大不同。

綜上分析表明，在解決通信基站隧道建設(shè)的電源保障方案中，直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)與傳統(tǒng)的供電方案相比，具有投資及后期維護(hù)管理成本低的優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)良的遠(yuǎn)端設(shè)備電源供電解決方案。在設(shè)備費(fèi)用方面，當(dāng)實(shí)際場景中對于遠(yuǎn)端基站的需求量較大時，直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)占有優(yōu)勢，其設(shè)備費(fèi)用投資少；而相反，如若遠(yuǎn)端基站較少，那么直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)的優(yōu)勢就不能顯現(xiàn)，反而比傳統(tǒng)供電方式的設(shè)備費(fèi)用投資多；

在工程建設(shè)方面，主要涉及電纜的敷設(shè)和施工費(fèi)用兩個方面，具體的情況和電纜的長度有關(guān)，在長度相同的情況下，傳統(tǒng)供電方式需要新建交流管線，進(jìn)行電纜的敷設(shè)，材料成本及施工成本均較高；而直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)主要直流供電，且電纜的敷設(shè)可以沿原有的光纜管線進(jìn)行敷設(shè)，大大節(jié)約了材料成本及施工費(fèi)用，這也是直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)的一大特點(diǎn)，如城區(qū)場景。

基于以上兩點(diǎn)，當(dāng)本地引入距離較為合適的情況下，建議采用本地交流供電，這樣可以節(jié)省直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)局端設(shè)備等的投入；但是當(dāng)場景設(shè)計(jì)光纜長度較長，或者無法獲得本地交流供電時，則宜選用直流遠(yuǎn)供電源供電系統(tǒng)。如高鐵、輕軌、高速公路、地鐵沿線覆蓋基站，山區(qū)、隧道、農(nóng)村地區(qū)基站等特殊場景。

隨著通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和基站供電保障體系要求的不斷提高，在有些特定場景中，傳統(tǒng)的基站供電系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足實(shí)際需求，借助直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)的優(yōu)勢和基站建設(shè)實(shí)際狀況和需求，可有效降低基站設(shè)備的供電管理及后期維護(hù)成本，提升通信基站供電保障水平，提高通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

［1］王維民，張曉剛，張強(qiáng)，等.直流遠(yuǎn)程供電方案在基站建設(shè)中的應(yīng)用［J］.信息通信，2014（5）：219.

［2］秦夷.高速公路直流遠(yuǎn)程供電方案分析［J］.中國交通信息化，2012（11）：137-139.

Analysis on the application of DC remote supply technology in the construction of communication base station tunnel construction and construction cost

Luo Peng
（Chongqing Branch of China Tower Co.， Ltd.， Chongqing 401121， China）

With the improvement of mobile communication network and the increasing number of base station，tunnel base station power supply problems become an important bottleneck in the development of communication business.The DC remote supply technology replaced traditional power supply mode relying on its features of safety， affordable， practical and easy to maintenance， becoming the main method to solve this problem.

DC remote supply； communication base station； tunnel scene； cost

羅棚（1987— ），男，重慶。