铁塔承建5G创新方案探讨

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1  引言

进入5G时代，铁塔公司及整个行业面临以下3个主要问题：①对于铁塔公司，5G需要部署的城区存量站址普遍承载多家运营商网络，每家至少2套系统，站址的配套设施无法再承载5G需求，改造工程量大，成本高。②运营商在“提速降费”政策背景下，又需要投入大量资金建设5G，同时又要保持一定的利润增速，对低成本建设诉求强烈。③5G设备功耗高，整个行业都面临较大的运营压力。如何低成本、高效率、高质量的交付5G需求，是铁塔公司面临的一个重要课题。

2  5G部署的三大挑战

（1）功耗高

5G采用Massive MIMO技术，发射带宽增加至100M，设备功耗也大幅提升至千瓦级，对基站的外电容量、开关电源及蓄电池都提出了更高要求，典型功耗需要如表1所示。

表1 5G设备典型功耗

（2）体积大

5G AAU的MIMO配置达到了64T64R，设备体积及重量随之幅增加，且天线一般为64T64R，与射频单元集成在一起，难以与2G/3G/4G系统天线合路，对天面资源提出更高要求，5G设备典型体积重量如表2所示。

（3）频段高

除广电外，各澳门威尼斯人app下载企业5G频段均在3.5GHz或4.9GHz高频（移动2.6GHz目前由4G占用），高频段信号传播损耗增大，要达到与4G同样的覆盖效果，站址规模需增加1.5~2倍，广电及各运营商5G频段如表3所示。

3  低成本、高质量交付5G方案探讨

5G部署目前基本全部共享改造存量站址，根据基站现网情况，结合5G的电源、天面需求，要对涉及的外电、开关电源、电池、机柜、铁塔抱杆等进行不同程度的改造。目前5G部署以CU/DU集中部署为主，基站侧只安装3台AAU设备，典型的配套需求如表4所示。



根据目前实施经验，5G改造主要集中在外电、电源及电池方面，市电改造周期长、费用高；开关电源系统改造复杂；蓄电池要解决传统铅酸蓄电池与新型铅酸铁锂电池共用的安全问题。重点推进市电削峰、集中供电、模块化智能电源、电池共用管理器等创新技术方案的应用，可切实降低投资压力和运营成本，同时大幅缩短建设工期。（1）市电削峰填谷根据设备功耗随话务量波动的特性，通过用电高峰期蓄电池对市电进行补偿供电，用电低谷期对蓄电池充电的方式，保障供电，实现基站的少改造、免改造和快速改造,降低存量站市电改造投资，减轻交付压力。常用方案如表5所示。

表5  市电削峰填谷常用方案

（2）集中供电
选取区域内市电容量充裕的基站作为中心基站，为周边基站提供电力服务，这样既能降低周边基站市电和蓄电池扩容改造成本，又能缩短建设周期，提高供电可靠性。典型实施示意图如图1所示。

图1  集中供电方案示意图

（3）新型模块化智能电源

传统开关电源母线终极容量固定，扩展改造空间受限，且不具备市电削峰、错峰用电及叠加光能的功能。新型模块化智能电源可解决上述问题，同时端子配置灵活，可大幅提升使用效率，明显降低整体改造成本。（4）电池共用管理器铁塔公司自2016年开始，为了节能减排更好的实现绿色发展，新增电池一律采用经过改造的退役的铁锂梯次电池，而现网存量基站依然以铅酸电池为主，占比达80%以上。当扩容新增锂电时，需面临与铅酸电池在电压、充放电限流等参数或装置上区别显著，导致无法直接并联使用，两种电池性能参数对比如表6所示。

表6  传统阀控式铅酸蓄电池与铁锂梯次电池性能参数对比

电池共用管理器可解决不同类型、不同时期、不同厂家电池并联应用问题，实现模块化扩容；同时实现对电池的主动控制，实现锂电优先放电，辅助市电削峰（降低市电需求）、削峰填谷（获取电价差利润）等技术的应用。通过精确的充放电控制，避免蓄电池大电流充、放电，延长蓄电池使用寿命，典型应用如图2所示。

图2  电池共用管理器使用示意图

4  总结

针对5G设备特点带来的新挑战，传统思维的改造方案造价高、实施周期长、且替换后的设备二次利用价值低,必须大胆创新，针对性的采用创新技术方案，才能满足当前行业低成本、高质量的建设诉求。

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5G基站多为偏远地方，大部分为农网供电，降低能耗和治理电污染，确保设备平稳运行至关重要。从5G基站用电方面考虑，可归纳节能手段有两点：
1：利用微磁场电工原理、电磁平衡原理、电感与电抗交互原理协同作用，通过双向阻隔、拟制、滤除和吸收四种方法治理电能污染，从而降低基站设备运行中的发热发烫等高能耗问题。
2：基站设备运行要求保持在最小的温差范围，而大部分基站在偏远地方，四季温差较大，机房用节能隔热涂料和保温材料，避免夏天机房暴晒高温需要散热和冬天气温低需要供热，这两种现象造成的电能损耗增高的问题。

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