关于5G通信基站微网格供电的探究

关于5G通信基站微网格供电的探究
摘要：5G 时代即将到来，但是 5G 通信设备负载功率较大，5G 通信基站供电问
题面临着巨大挑战。

本文以密集城区如何解决5G 通信基站供电问题为切入点进
行探究，通过对5G通信基站的研究，提出了相应的优化措施，并且给出了一些
建议为运行维修人员提供了参考。

关键词：5G；通信基站；微网格供电
一、引言
随着社会的不断进步，5G时代已经来临，中国的5G已于2019年11月1日正式商用。

5G通讯将给人们的生活带来质的变化，包括无人驾驶，4K HD，VR和其他应用程序都使用
5G网络承载来完成，5G的到来在应用程序级别上带来了许多好处，但是作为一家向运营商
提供电源的企业，它面临着巨大的压力和挑战。

根据华为，中兴等厂商公布的5G设备负载
功率情况，目前功率是4G设备的3到4倍，BBU功率达到1100W，AAU功率达到1100W，
因此5G通信基站将有更高的功率要求。

如何满足运营商的需求，实现5G通信设备的稳定供电，对供电企业提出了新的要求。

5G基站的最初部署基本上是在主要城市地区，大多数原始基站都已上电，功率容量严重不足，因此几乎无法满足设备的运行要求。

本文通过对5G通
信基站的研究，提出了相应的优化措施，并且给出了一些建议为运行维修人员提供了参考。

二、5G基站概述及供电特点
（一）基站介绍
通信基站按功率的不同一般分为宏基站和微基站。

宏基站是指通信运营商的无线信号发
射基站，宏基站覆盖距离大，一般在35Km，适用于郊区话务量比较分散的地区，全向覆盖，功率较大。

宏基站一般架设在铁塔上，这种基站体型很大，承载的用户数量很大，覆盖面积
很广，一般都能达到数十公里。

铁塔的结构设计本身就考虑到了风载荷，常见铁塔有自立式
塔式结构和拉线式桅式结构。

微基站是一种低功率基站设备，在产品形式、发射功率和覆盖
范围方面比传统的宏站要小得多。

特点：小型化、发射功率低、良好的可控性、智能化、组
网灵活。

从一般质量的角度来看，2-10kg之间的传输功率通常为50mW-5W，可以使用许可
和非许可的频率访问技术的无线访问点也可以与10至200米的WIFI集成，网络模式支持多
种技术的回程，包括DSL /光纤/ WLAN和蜂窝技术。

它具有SON功能，例如自动相邻小区识
别和自我配置。

（二）基站的电源环境
众所周知，中国移动获得了2515MHz-2675MHz和4800MHz-4900MHz两个5G频段，频
段号分别为n41和n79。

中国电信获得了3400MHz-3500MHz的频段，频段号为n78，中国联
通获得了3500MHz-3600MHz的频段，频段号也是n78。

因此宏基站可以覆盖的信号范围非常有限，预计80％的室内流量将由微基站处理，而只有20％的室内流量将由宏基站处理。

因此，微基站的建设进度是确定5G是否可以真正商业化的关键因素。

（三）5G基站的供电特点
（1）交流电源复杂。

5G基站有些是三相电源，有些是单相电源，有些临时需要拆除城
市建筑，有些可以直接连接到农村电网、住宅电力线或公司生产线，有些是由电网专线提供的。

不同的供电方式会降低供电质量，例如宽电压波动，频繁的电压突然变化和频繁的断电。

（2）微基站应用范围小、站点密集、无机房、分布范围广、环境差异大。

为了覆盖网
络，必须在人口稠密的城市村庄、繁忙的街道、住宅小区、以及会在高地、高温和高湿区域
建立大量的5G微型基站，因此不仅交流电源供应很困难，而且由于高温和高湿、楼顶、山
顶等环境增加了遭受雷击的可能性，降低设备的运行稳定性和使用寿命、故障率上升等（3）自动监测。

通常有许多5G基站安装在开放空间或区域中，当发生问题时，人工干
预、维修和修复的直接成本很高，如果没有及时发现，还会因“掉站”而给客户带来影响和间
接损失。

上述5G基站的一般特性不仅增加了电源的建设和维护工作量，而且增加了难度。

三、优化措施
本文从采用提高供电系统效率、提升远供电压、就近取电以及利用基站储能四种解决方
案进行分析。

（一）提高供电系统效率
当前，基站开关电源的功率转换效率已经很高。

图1显示了高效整流器模块的总体负载
效率值。

图1 48V高效整流模块各负载率下的效率示例
由于当前的功率转换效率已经很高，再继续提高 1% ～ 2%效率点，将不可避免地增加成本，并不划算。

可以考虑通过提升整个基站供电系统的效率，将关注点从单一电源的转换效
率转移到整个供电链路的供电效率，以减少供电系统上的功率损耗，重点聚焦于交流输入线
缆改造，降低交流配电系统、直流配电系统压降，提升制冷设备的效率等方面。

（二）提升远供电压
在AAU远程电源方案中，48V电压电源系统无法实现中远距离供电，这可以通过提升电
源电压来解决。

可以使用240V / 336V高压直流电源或直流远程电源作为电源，满足3公里
以内的拉远供电。

但是，这些高压电源的大规模部署存在潜在的电击安全问题。

供电的另一
种方法是稍微增加直流电压，这意味着在48V开关电源的输出端增加一个DC-DC电源，在
57V电源电压下，5G标准电源距离已从70m增加到200m。

电压的小幅增加可以增加远程电
源的距离，并避免高压电击问题。

但是，该解决方案通过在电源和AAU之间添加DC-DC电源，会带来引入单点故障的可能，会降低电源系统的可靠性。

（三）就近取电
当电力成本较低时，最经济的的方法是使用附近的电源而不是远程电源。

但是，由于许
多运营商的基站以及复杂的基站部署场景，将根据实际情况合理选择拉远供电与就近取电。

特别是在农村用电和居民用电的方式上，使用就近取电模式能够大幅度降低成本，提高使用
效率。

（四）基站储能装置的使用
通过将周期性的充放电电池（例如磷酸铁锂电池）添加到基站的原始备用电池中，可以
合理地使用峰谷价差。

或者在基站用电峰值时由储能电池提供部分电量，以减少市电扩容带
来的巨大投入。

四、基站供电维护的建议
（1）交流供电质量的保证
为避免过度的电压波动和频繁的电涌，请避免与大负载电感性或电容性负载线并联连接。

必须遵守基站内部电源系统中交流接触器的选择、断路器保险丝和空气开关的选择、保护电
路设计、交流电源检测电路设计、防雷和浪涌保护措施的选择。

在按照操作计划进行检查时，应特别注意经常发生异常的特殊地方，如缩短检查周期、编写检查记录、进行特殊维护、添
加适当的交流稳压设备以及在必要时采取预防措施以及雷电浪涌保护设备等
（2）基站防雷接地措施
基站通常安装在开放空间中。

为了充分利用基站来改善信号范围，施工现场必须满足安
装现场的要求。

在某些特殊的地方，例如人口稠密的城市屋顶，电源系统不可避免地容易受
到雷电的影响。

同时，射频导线也暴露在外，这也是雷击的损坏点。

要执行的主要步骤是：一种是保护交流电源。

基站的大部分功率都引入了配电箱中，必须考虑使用特殊的防雷
箱。

至少应考虑将防雷装置（最大电流容量为100 kA的SPD）连接到配电箱）。

但是，作为
维护人员，必须在检查过程中充分检查和记录这些设备的电气连接以及设备本身的良好状态，并在必要时及时进行更新。

第二是射频电缆的保护。

我们知道基站的射频输入相对较弱并且对雷击敏感。

雷击引起
的传导干扰可能会导致基站控制设备故障或损坏。

因此，除了使用特殊的射频电缆防雷产品外，还应注意检查并确保屏蔽和接地情况。

第三是防雷接地。

对于移动通信基站的防雷和接地，有特殊的设计规范和行业标准。

类
似地，基站必须满足以下要求，例如，施工期间的接地设施、交流系统的供电方法、电源线
和引入方法以及接地、避雷器和铁塔的接地、天线馈线系统的接地、信号系统的接地、对建
筑物接地、对接地线，接地引入线，接地汇集线接地电阻的等等。

对于运维人员而言，最重
要的是，确保这些措施将长期有效。

最实际的任务是及时检查并验证接地电阻是否符合规定
的要求。

五、结论
综上所述可以分析得到，本文首先介绍了5G基站的定义及特点，然后通过分析5G基站
的供电问题，提出了提高供电系统效率、提升远供电压、就近取电以及利用基站储能等优化
措施。

同时5G基站在网络部署中应用广泛，组网灵活，自适应强。

了解5G基站的基站电源
系统故障发生的规律，掌握快速有效的故障解决办法，就能提升维护人员的维护技能，轻松
应对越来越繁重的维护要求，提高通信网络质量，为通信网络的可靠运行提供最有效的保障。

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