新基建背景下5G配套建設(shè)策略分析

盧 飛

中國鐵塔股份有限公司江蘇省分公司

0 引言

5G技術(shù)的最大特點之一是頻譜資源需求寬，相對較高頻率的無線電波傳播特性決定了5G基站覆蓋半徑收縮，基站設(shè)備功耗為已有設(shè)備功耗的3-4倍，這對基站配套需求提出了更高要求。新基建背景下，5G基站數(shù)字化建設(shè)如火如荼，存量基站將是快速部署5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。近年來，隨著基站共建共享工作的深入推動，多數(shù)存量基站配套設(shè)施已接近或達到滿載運行。5G網(wǎng)絡(luò)站址密、功耗大，將對基站配套設(shè)施提出很大挑戰(zhàn)。

為便于計算，結(jié)合設(shè)備實際情況，本文5G設(shè)備額定功耗取定為：（1）AAU：1.2kw/臺；（2）CU/DU：1kw/臺；（3）5G傳輸設(shè)備：0.6kw/臺。

1 機房機柜空間

1.1 已有空間利用

部分存量基站共享率相對較低，機房空間充足，可提供5G新增機柜空間，此時在考慮承重負荷的前提下，可在空余位置直接新增機柜，供5G設(shè)備安裝使用。

1.2 深度挖掘現(xiàn)有空間

（1）部分存量基站雖無新增機柜的空間，但存在部分已退服下電的機柜或BTS設(shè)備未拆除，應(yīng)考慮拆除類似機柜，騰出5G機柜的安裝空間。（2）部分存量基站確實無新增機柜空間，但原有綜合柜內(nèi)設(shè)備安裝較為零散，浪費了安裝空間。應(yīng)對現(xiàn)有設(shè)備使用情況進行排查，對原有綜合柜空間進行規(guī)整，重新設(shè)計設(shè)備安裝順序，以騰出5G傳輸或CU/DU安裝位置。

1.3 機房機柜空間擴容

室外機柜的安裝環(huán)境和配套條件相對較差，機柜自帶工業(yè)空調(diào)制冷量有限，機柜容易積聚熱量，5G CU/DU設(shè)備發(fā)熱量較以往基站設(shè)備更大，建議優(yōu)先選擇散熱條件較好的機房或機柜安裝。

若需在室外機柜站點安裝CU/DU設(shè)備，建議按下列優(yōu)先級對室外機柜進行擴容：（1）新增1臺室外機柜，供CU/DU安裝用。機柜自身散熱設(shè)施應(yīng)充分考慮柜內(nèi)CU/DU設(shè)備發(fā)熱量，機柜位置盡量選擇避免短時日照區(qū)域，必要時增加遮陽棚等輔助設(shè)施。（2）無條件新增室外機柜時，可考慮拆除原有機柜外殼，利用原機柜內(nèi)部框架，擴大室外機柜外殼，增加散熱空間，以改善CU/DU安裝環(huán)境。

2 開關(guān)電源改造

2.1 5G直流分路需求

根據(jù)當(dāng)前主流設(shè)備廠家用電要求，5G設(shè)備對開關(guān)電源直流分路的需求主要如下：

CU/DU與AAU合設(shè)：（1）一次下電，160Ax1路或100Ax2路；（2）二次下電，32Ax2路。

AAU拉遠：（1）一次下電，32Ax3路；（2）二次下電，無傳輸設(shè)備用電需求。

2.2 容量計算

開關(guān)電源現(xiàn)有容量余量（A）=現(xiàn)網(wǎng)在服整流模塊總?cè)萘浚ˋ）-維護平臺讀取當(dāng)月最高負載電流（電池浮充狀態(tài)，A）-現(xiàn)有蓄電池總?cè)萘?10（A）。

計算增補整流模塊數(shù)量時，應(yīng)結(jié)合維護平臺讀取當(dāng)月最高負載電流。增補模塊后的直流總?cè)萘浚ˋ）=維護平臺讀取當(dāng)月最高負載電流（電池浮充狀態(tài)，A）+擴容后蓄電池總?cè)萘浚ˋH）/10+新增5G設(shè)備額定功耗/48。

2.3 改造方案

（1）存量站點開關(guān)電源品牌規(guī)格繁多，配置不一，是5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的電源改造重點。根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)開關(guān)電源配置情況及5G設(shè)備功耗、用電特點，改造站點開關(guān)電源改造方案如表1所示。

表1 改造站點開關(guān)電源改造方案

（2）開關(guān)電源典型場景配置（鉛酸蓄電池站點），如表2所示。

表2 開關(guān)電源整流模塊典型配置

3 蓄電池改造

3.1 容量計算

按照3小時備電保障時長計算蓄電池容量，計算方法如下：（1）鉛酸蓄電池總?cè)萘浚ˋH）=1.25x（原有設(shè)備功耗x3+5G設(shè)備額定功耗x3）/48/0.75。（2）磷酸鐵鋰蓄電池總?cè)萘浚ˋH）=1.25x（原有設(shè)備功耗x3+5G設(shè)備額定功耗x3）/48。（3）新增嵌入式開關(guān)電源時，新增蓄電池容量按新增直流負載3小時備電時長計算。

3.2 改造方案

（1）存量站點蓄電池使用年限、廠家、容量、類型不同，應(yīng)根據(jù)實際情況決定蓄電池改造方式。

蓄電池改造的原則是工期短、費用省、安全可靠。改造方案選擇的優(yōu)先級別如表3所示。

表3 蓄電池改造優(yōu)先級別

注：上述改造方案自上而下優(yōu)先排列。鉛酸蓄電池替換時，應(yīng)遵循同廠家同容量同批次產(chǎn)品替入更換老舊電池。租用機房站點擴容蓄電池應(yīng)進行承重核算。

（2）典型場景配置方案，如表4和表5所示。

表4 鉛酸蓄電池改造典型配置

表5 磷酸鐵鋰蓄電池改造典型配置

序號 2-4G系統(tǒng)數(shù)（套）5G AAU數(shù)（個）5G CU/DU數(shù)（個）直流總負載（A）磷酸鐵鋰蓄電池容量11 3 1 416 1200 12 6 2 564 1600 13 9 3 713 2000 14 3 5 529 1500 15 6 6 688 2000 6

磷酸鐵鋰蓄電池的應(yīng)用會降低基站蓄電池總?cè)萘?，從而降低直流負載需求，同時減少開關(guān)電源模塊及市電容量的需求。

4 空調(diào)改造

4.1 容量計算

空調(diào)制冷量與機房內(nèi)安裝的設(shè)備發(fā)熱量（即設(shè)備功耗）密切相關(guān)，計算公式如下：

空調(diào)制冷量（kw）=原有設(shè)備功耗①+5G主設(shè)備功耗②+機房建筑負荷③

①原有設(shè)備功耗（kw）=機房內(nèi)設(shè)備功耗（2G-4G單個

BBU=0.2 kw，RRU=0.25 kw，BTS=1.2 kw）。

②5G主設(shè)備功耗（kw）=5G CU/DU功耗（單個1 kw）。

③機房建筑負荷（kw）=機房面積（m2）×單平方散熱量（0.1kw/m2）。

空調(diào)P數(shù)=空調(diào)制冷量（kw）/2.4。

4.2 改造方案

（1）空調(diào)配置原則：機房內(nèi)設(shè)備熱負荷及機房建筑熱負荷之和小于7.2kw時設(shè)1臺3P柜機空調(diào)，超過7.2kw時設(shè)2臺3P柜機空調(diào)。

（2）5G設(shè)備分為CU/DU和AAU部分，其中CU/DU安裝在機房內(nèi)，對空調(diào)會產(chǎn)生一部分新增熱負荷。按每臺5G CU/DU設(shè)備發(fā)熱量1kw考慮。

5 結(jié)束語

5G具有超大帶寬、超低時延、超多海量連接數(shù)的特點，對設(shè)備功耗和空間要求越來越高。本文從機房機柜空間、開關(guān)電源、蓄電池和空調(diào)四個維度進行配套建設(shè)分析，為5G數(shù)字化建設(shè)提供建議。