一種基于OPM200和IBBS50L的極簡基站

張占鋒，李 虹，曹 崢

（中國移動通信集團廣東有限公司，廣東 廣州 510623）

1 極簡基站引入背景

在5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)中心、邊緣計算等新基建快速推進的大背景下，受限于存量天面空間、存量供備電系統(tǒng)、機房空間容量不足以及站址租金居高不下等問題（見圖1），5G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)給通信公司運營成本控制帶來新挑戰(zhàn)。高成本影響了5G建設(shè)、部署、運營進度，拉高了社會整體使用成本。亟需通過管理增效、技術(shù)創(chuàng)新、政策導(dǎo)向多措并舉破解5G成本難題，以充分釋放5G動能，推動5G深度融入社會經(jīng)濟發(fā)展。

通信公司運營商應(yīng)由被動應(yīng)用現(xiàn)有成果向主動探索技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)變。通過創(chuàng)新性開展極簡基站改造專項，實現(xiàn)“三省一集中”，變交維驗收后的事后被動成本管控為規(guī)劃、選址、建設(shè)階段的事前、事中主動壓降。在滿足網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和客戶感知、滿意度要求的前提下，優(yōu)選成本最低的規(guī)劃、選址、建設(shè)、維護模式，確保站點的全生命周期網(wǎng)絡(luò)成本最優(yōu)，實現(xiàn)投入產(chǎn)出效益的最大化。

2 改造方案選擇

極簡站點改造解決方案引入刀片電源OPM200作為主電，IBBS50L鋰電作為備電，實現(xiàn)機房室外化。

2.1 與當(dāng)前C-RAN改造對比

2.1.1 當(dāng)前C-RAN改造

（1）當(dāng)前 集中化無線接入網(wǎng)（ Cloud-Radio Access Network，C-RAN）改造僅把2/4G BBU（Band width Based Unit，基帶處理單元） 分布式無線接入網(wǎng)（Distributed Radio Access Network，D-RAN）機房物理搬遷至C-RAN機房，是簡單物理堆疊，沒有做網(wǎng)元整合淘汰老設(shè)備進行主設(shè)備能耗節(jié)省。

（2）2/4/5G C-RAN改造后，并沒做全室外改造，鉛酸電池工作環(huán)境25度，C-RAN部署后，空調(diào)也要給電池降溫?zé)o法關(guān)閉、無法退機房。

2.1.2 本方案極簡站點改造

（1）BBU合并工具化，節(jié)省主設(shè)備能耗（BBU框、主控板、基帶板），降低C-RAN機房能耗及GPS需求，減少BBU搬遷數(shù)量。

（2）OPM200全室外化模塊，8 000 W負(fù)載能力，支持拉遠點2/4/5G 12個AAU/RRU供電，實現(xiàn)D-RAN機房退租，節(jié)省租金。

2.2 與目前同類型產(chǎn)品對比

目前同類型產(chǎn)品有電源模塊DPU40D、后備電池DBU50B，本方案單站成本較同類型產(chǎn)品預(yù)計價格高2 208元/站，但本方案中使用產(chǎn)品集成度較高，占用空間更少，如表1所示。

表1 本方案產(chǎn)品與同類型產(chǎn)品優(yōu)劣對比

通過對機房站點的現(xiàn)網(wǎng)2/4G D-RAN站點進行全室外化改造和BBU集中搬遷，實現(xiàn)BBU整合、配套室外化和機房退租，極大地降低了電費、機房配套服務(wù)費、場地租金等OPEX（Operating Expense）支出，達到極簡站點目標(biāo)，最終實現(xiàn)省電費、省租金、省傳輸和維護集中“三省一集中”，鐵塔服務(wù)費機房配套租賃模式也轉(zhuǎn)變?yōu)橘M用最省的無機房類型，如圖2所示。

室外大功率刀片電源OPM200（技術(shù)參數(shù)見表2），單片刀片電源最大輸出功率達到8 kW，OPM200的電源及備電均支持網(wǎng)管接入，實現(xiàn)可管可控，方便遠程維護。配電獲取困難的新建5G宏站站點、RRU/AAU拉遠站點、EasyMacro居民區(qū)樓頂站點、臨時保障類站點等，亦可使用大功率室外刀片電源加刀片電池方案，刀片電池IBBS50規(guī)格參數(shù)見表3。

表2 電源模塊OPM200規(guī)格參數(shù)

表3 刀片電池IBBS50規(guī)格參數(shù)

3 改造步驟

極簡基站改造是結(jié)合5G建設(shè)開展的一次網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)調(diào)整，通過優(yōu)化產(chǎn)品（規(guī)格設(shè)計、形態(tài)等）、站點建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)來節(jié)省各類無線網(wǎng)絡(luò)費用。整體實施方案總體可分為基站融合改造、BBU C-RAN集中和全室外化改造三階段開展，如圖3所示。

3.1 步驟一：基站融合改造

對D-RAN機房內(nèi)設(shè)備進行融合改造，完成BBU合并、RRU共模、和天線收編工作，為后續(xù)機房搬遷奠定基礎(chǔ)。

3.2 步驟二：基站融合改造C-RAN搬遷改造

集中機房優(yōu)選傳輸匯聚機房，基站前傳采用無源波分加彩光模塊。按照C-RAN模式建設(shè)，GSM/FDD/NB、TDD F共兩個2/4G BBU，2/4G BBU搬遷至C-RAN集中機房。通過把BBU搬遷至C-RAN機房，實現(xiàn)BBU集中放置。C-RAN搬遷改造示意如圖4所示。

3.3 步驟三：全室外化改造

利用刀片電源OPM200和IBBS50L鋰電刀片電池對基站電源進行室外化改造（圖5），可以滿足8 kW的設(shè)備供電并提供備電。改造完后，機房電源電池可拆除，待機房光纜割接和PTN設(shè)備拆除完成后機房可下電，從而節(jié)省空調(diào)電費。

4 成效評估

4.1 經(jīng)濟效益

（1）電費節(jié)省

電費可節(jié)省=站點耗電×電費單價×按功率共享分?jǐn)偙?。通過設(shè)備BBU合并搬遷至CRAN，節(jié)省BBU框/UMPT/PTN和空調(diào)能耗，可節(jié)省功耗=主設(shè)備電費+空調(diào)電費。一個站平均能耗節(jié)省400 W，平均每個站點每年節(jié)省用電約3 000 kW·h。試點站改造前后用電情況對比見表4。

表4 試點站改造前后用電情況

（2）塔租費節(jié)省

塔租=[（鐵塔+配套+機房）/折舊×折損率+維護費]×加成×共享系1+（場地費+電力引入費/折舊）×共享系數(shù)2。根據(jù)不同場景的機房類型，可節(jié)省塔租年費預(yù)計為1.85～0.6萬之間。

（3）成本回收期

采用極簡站點方案對具備2/4/5G C-RAN BBU搬遷條件的鐵塔站點進行改造，投入費用主要有無線改造費用、傳輸改造費用、外電改造費用，節(jié)省費用主要有電費、塔租、場地租金。預(yù)計項目投資回收期在2.25年（詳見表5）。

表5 預(yù)估回收期

4.2 應(yīng)用效益

通過改造，基站帶寬速率、空口利用效率等方面性能也得以提升：

（1）BBU合并后，F(xiàn)DD+TDD載波聚合特性可以通過BBU背板傳輸實現(xiàn)，對比BBU未合并時IPRAN傳輸方式，在終端側(cè)提升10%的帶寬速率。

（2）BBU合并后通過框內(nèi)互聯(lián)形式，避免框間IP-RAN（IP Radio Access Network，無線接入網(wǎng)IP化）傳輸?shù)膸捪拗?，可以實現(xiàn)Cloudair（同頻段不通制式之間空口資源共享），提升空口利用效率。

（3）BBU框+主控板+基帶板:一個站平均能耗節(jié)省400 W。平均每個站點每年節(jié)省約3 300 kW·h。

（4）減少BBU機柜數(shù)量。

（5）降低C-RAN機房GPS需求。

（6）BBU數(shù)量減少，單板數(shù)量減少，數(shù)據(jù)配置減少，組網(wǎng)清晰簡單，節(jié)約維護成本。

5 結(jié) 論

基于刀片電源OPM200作為主電、IBBS50L鋰電作為備用電的極簡基站改造，有效的解決了當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)遇到的難題。應(yīng)當(dāng)結(jié)合5G建設(shè)帶來的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變化契機，將具備2/4/5G C-RAN BBU搬遷條件的基站進行極簡改造，一方面可以有效節(jié)省包括鐵塔服務(wù)費在內(nèi)的各類網(wǎng)絡(luò)費用，另一方面簡化了基站設(shè)備架構(gòu)和整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化、調(diào)整、維護更加便捷。同時，基于集中化部署的BBU池可開啟站間協(xié)同調(diào)度功能，能夠進一步提升小區(qū)邊緣性能，提升頻譜使用效率，增強網(wǎng)絡(luò)運維靈活性，增加網(wǎng)絡(luò)資源利用率，提升投資效益。