基于路燈桿的24小時5G基站供電管理系統(tǒng)的研究

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一、引言

5G建設(shè)已成為全球研發(fā)趨勢,根據(jù)中國制造2025規(guī)劃綱要,我國要全面突破第五代移動通信(5G)技術(shù)。6月6日工信部向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G商用牌照,隨著5G牌照的落地,中國5G正式進入商用元年。雖然5G具有高速度、泛在網(wǎng)、低功耗、低時延等諸多優(yōu)勢,但5G也存在傳輸距離短,穿透和繞射能力差等弊端。為滿足5G的信號覆蓋,5G組網(wǎng)采用宏站和微站想結(jié)合的方式,原有4G宏站作為5G宏站覆蓋的基礎(chǔ),在此基礎(chǔ)上只會適量增加,但是為了滿足各類業(yè)務的需要,站點會離人越來越近,從而5G小微基站數(shù)量將會呈現(xiàn)爆炸性的增加;同時5G基站相較原有的4G基站功耗增加了數(shù)倍,傳統(tǒng)的鐵鋰電池供電方案已經(jīng)不能滿足,5G基站迫切需要一個穩(wěn)定安全的供電電源。為更好的解決5G基站選址問題和供電問題,考慮到減少土建費用、減少配套設(shè)備支出費用等因素,通過分析發(fā)現(xiàn),路燈具有分布位置廣及自帶供電系統(tǒng)兩大優(yōu)勢,可解決5G基站建設(shè)的兩個最大問題:布點及供電,能夠很好的滿足5G基站分布密集、需要穩(wěn)定電源供應的特點。本文擬研究一套基于路燈桿的24小時5G基站供電管理系統(tǒng),夜晚5G基站仍然使用原有路燈線路的220 V進行供電,不改變原有的路燈夜晚維護模式。當白天路燈控制箱斷開路燈線路的220V電壓時,智能基站電源切換設(shè)備會將路燈箱內(nèi)交流220V變壓為直流36V安全電壓,并自動將36V安全電壓切換給原有路燈線路進行供電,在路燈桿側(cè),智能管理控制設(shè)備自動將36 V直流電壓升壓到48V直流電壓給5G基站設(shè)備白天進行供電。

二、24小時5G基站供電管理系統(tǒng)實現(xiàn)功能

本文研究的基于路燈桿的24小時5G基站供電管理系統(tǒng)與路燈配電箱、路燈桿相互銜接與補充,可對路燈原有供電系統(tǒng)及模式進行智能調(diào)配、對系統(tǒng)狀態(tài)實時監(jiān)控、及時響應,從而降低運營商的管理成本、建設(shè)成本,提高5G基站的部署效率,本系統(tǒng)可實現(xiàn)以下功能:

1.可利用路燈原有供電電纜5芯25mm2銅纜(或5芯35mm2鋁纜),給5G基站設(shè)備供電,5芯線纜可兩兩并股使用;

2.在不給路燈供電的白天時段,自動使用36 V低壓直流給5G基站供電;

3.夜間給路燈市電供電時,5G基站供電自動同步切換回市電220 VAC供電;

4.以600米電纜估算,隔200米可部署一個48 VDC/500W的5G基站(注:5G基站供電電壓范圍:DC36 V～60V,標準值48 V,功耗500W);

5.本系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)無信號的情況下,也可正常運行,當系統(tǒng)發(fā)送線路故障時,系統(tǒng)的電源輸出自動關(guān)閉,從而實現(xiàn)線路的保護。

6.本系統(tǒng)可自動檢測線路的電流、電壓、功率等參數(shù),并將相關(guān)信息發(fā)送到遠程控制平臺,同時能接受遠程控制平臺的相關(guān)指令,控制本系統(tǒng)的電源輸出與關(guān)斷。

三、24小時5G基站供電管理系統(tǒng)總體框架

本系統(tǒng)由路智能基站電源切換設(shè)備(路燈箱側(cè)設(shè)備)及智能管理控制設(shè)備(路燈桿側(cè)設(shè)備)兩部分組成。路燈箱側(cè)設(shè)備設(shè)備是專門針對5G基站應用路燈供電系統(tǒng)開發(fā)的一款交直流電源切換裝置。該裝置針對應用場景的實際情況,晚上可切換為三相交流供電,白天可切換為36V安全電壓向路燈線纜供電,不影響現(xiàn)有路燈檢修流程和作業(yè)模式,安全可靠。路燈桿側(cè)設(shè)備主要用于5G基站24小時不間斷供電,分為交流輸入供電與直流輸入供電兩種供電方式?？蓪崿F(xiàn)交直流輸入供電不間斷切換,直流輸入供電模式,能實現(xiàn)輸出功率自動限制功能,輸入電壓越低,輸出功率越低,并自動進入限功率模式。本系統(tǒng)具備輸出電壓,輸出電流,電池充電電流等功能的實時監(jiān)測與控制,內(nèi)置無線通訊收發(fā)器,可通過無線發(fā)送故障信息以及系統(tǒng)狀態(tài)(包括但不限于電壓、電流、溫度等)到指定服務器。

圖1 24小時常火供電管理系統(tǒng)原理框圖

四、24小時5G基站供電管理系統(tǒng)的保護功能

為保證本系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和供電的安全性,本系統(tǒng)具有雙重保護機制,在有網(wǎng)絡(luò)和無網(wǎng)絡(luò)信號下,本系統(tǒng)的保護功能均可正常運行,路燈桿側(cè)設(shè)備會對路燈線路進行實時監(jiān)測,當發(fā)現(xiàn)線路出現(xiàn)故障或者相關(guān)安全問題時,能及時發(fā)送指令給路燈箱側(cè)設(shè)備,路燈箱側(cè)設(shè)備會自動控制相關(guān)設(shè)備進行斷電。路燈桿側(cè)設(shè)備本身帶有備用鋰電池,在斷電情況下也可以持續(xù)對相關(guān)線路進行監(jiān)測,從而提升整個路燈線路線路的安全可靠性,也便于路燈的故障維護。

五、結(jié)語

24小時5G基站供電管理系統(tǒng)的建設(shè),使5G基站的部署和應用變得簡單,無需再考慮復雜的安裝和供電問題,同時本系統(tǒng)建設(shè)成本低,維護簡單,安全性高,便于快速建設(shè)與實施。不需要更改現(xiàn)有的路燈維護和作業(yè)模式。本系統(tǒng)可以極大的減少項目復雜度,從而降低5G小微基站和各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的基礎(chǔ)建設(shè)成本、安裝實施成本、運行維護成本,也可提高基礎(chǔ)設(shè)施使用率,從而獲得豐厚的利益。