行動通訊基站負荷分析及供電系統最佳化論文

　　1現網中各類行動通訊基站負荷統計及分析

　　現網行動通訊基站通常由基站裝置、傳輸裝置、電源裝置、空調、照明、環境監控等組成。其中，電源裝置由交流供電系統和直流供電系統組成，交流供電系統由市電油機轉換箱（即雙電源轉換箱）、過電源保護裝置、交流配電箱及備用移動式柴油發電機組成。直流供電系統由組合開關電源（含交流配電單元、整流單元、直流配電單元）和蓄電池組成。直流電源通訊裝置由直流供電系統提供，交流電源通訊裝置由逆變器或UPS供電。本文透過對2014年上半年南方某省會城市現網各型別不同配置的基站通訊裝置實際負荷進行實地調研，針對通訊裝置實際負荷資料，統計出現網行動通訊基站負荷分佈規律。以南方某省會省市基站實際資料作為本次採集元素集合，實際通訊負載電流大於或等於50A的基站個數佔比為1.5％，實際通訊負載電流大於或等於75A的基站個數佔比為0.2％。其中，四網共站城區的宏基站現有通訊負荷為50～75A，單網、雙網共站、三網共站城區的宏基站現有通訊負荷為10～50A，交通幹線、縣城、鄉鎮、學校的宏基站現有通訊負荷為20～45A，室外一體化基站現有通訊負荷為10～30A。

　　2現網基站電源配置及最佳化分析

　　2.1宏基站

　　2.1.1城區單網、雙網共站、三網共站透過以上現網宏基站負荷分析，城區單網、雙網共站、三網共站；以及交通幹線、縣城、鄉鎮、學校範圍內的`宏基站，其無線裝置和傳輸裝置最大負荷電流通常不超過80A/53.5V（含遠期預留負荷30A），其中，無線裝置負荷電流不超過75A，傳輸裝置負荷電流約5A。目前，為確保市電停電後基站裝置與傳輸裝置的合理執行，基站高頻開關電源均設定了2級電壓切斷裝置。當蓄電池放電電壓達到第一級保護電壓時，切斷基站裝置負荷，蓄電池組只為傳輸裝置供電；當蓄電池放電電壓達到第二級保護電壓時，再切斷傳輸裝置的供電，以避免電池過放電。大多數基站外市電型別屬於三類市電，根據《通訊電源裝置安裝工程設計規範》（YD/T5040-2005）要求，蓄電池組對基站無線裝置放電時間取3h，對基站傳輸裝置放電時間為20h。2.1.2城區四網共站四網共站的城區範圍內宏基站，其無線裝置和傳輸裝置最大負荷電流通常不超過105A/53.5V（含遠期預留負荷30A），其中，無線裝置負荷電流不超過100A，傳輸裝置負荷電流約5A。該型別宏基站配置2組400Ah蓄電池組並聯使用，可滿足後備總放電小時數要求。

　　2.2室外一體化基站

　　現網室外一體化基站的通訊裝置最大負荷電流通常不超過30A/53.5V。該型別基站中，有些僅帶RRU，不帶BBU，沒有傳輸裝置。對於不帶傳輸裝置的室外一體化基站電源櫃，其配置的蓄電池組僅需為無線裝置提供3h的後備供電時間。因此，建議此種站型配置1組200Ah蓄電池即可滿足要求。同時，室外一體化開關電源架內整流模組按N+1冗餘方式確定，配置90A容量即可。對於帶有傳輸裝置的室外一體化基站，其配置的蓄電池組對無線裝置放電時間取3h，對傳輸裝置放電時間取20h。因此，建議配置該型別基站配置2組150Ah蓄電池組並聯。同時，室外一體化開關電源架內整流模組按N+1冗餘方式確定，配置容量90或120A。

　　2.3分散式基站

　　對於分散式基站，RRU通常就近引交流市電供電，當市電停電時，RRU供電將中斷，會造成網路中斷，建議可為較重要的分散式基站RRU配置小容量壁掛式開關電源或UPS，且配置38Ah的蓄電池，可滿足市電停電後約0.5h的後備時間。

　　3電源供電系統其他最佳化措施

　　3.1開關電源一、二次下電電壓設定

　　現網基站直流負荷分級切斷，通常透過採集蓄電池輸出電壓的方式實現。蓄電池放電2～4h，系統電壓降低，採集輸出電壓，當電壓下降至某設定值時，切除無線裝置負荷；蓄電池繼續為傳輸裝置負荷放電，待蓄電池放電至終止電壓，切斷蓄電池輸出。但是，相關規範中並未明確一次下電電壓設定值，目前，不同廠家的一次下電電壓設定值不同，對無線裝置放電時間會造成影響。需根據蓄電池放電特性曲線和基站直流負荷電流大小，確定一次下電電壓最佳設定值。某廠家蓄電池恆流放電特性曲線如圖1所示。基站實際一次下電電壓值設定範圍為44~47V。透過分析蓄電池放電特性曲線，若基站直流負荷電流較小，在保證相同後備時間前提下，可將一次下電電壓值設定較高，隨著負荷電流增大，需降低一次下電電壓設定值。一次下電電壓設定值越低，則無線裝置後備保證時間越長，傳輸裝置後備保證時間會減小。《通訊電源裝置安裝工程設計規範》（YD/T5040-2005）規定二次下電電壓值為43.2V，而基站實際二次下電電壓設定值偏高，如44V等，蓄電池未放電至終止電壓，即切斷蓄電池輸出，會導致傳輸裝置後備時間減少。

　　3.2增加開關電源直流輸出分路個數

　　由於各型別基站中無線裝置要求佔用的開關電源一次下電直流輸出分路個數較多，而中國聯通目前集採中標的某些開關電源廠家，標配產品中配置的直流輸出分路個數不足，特別是一次下電分路個數偏少，需增加直流配電箱，以擴容直流輸出分路個數。建議今後集採開關電壓裝置招標時增加對直流輸出分路個數的要求。

　　3.3其他最佳化措施

　　透過對現網基站情況分析，發現有些開關電源未設定直流過壓告警值、直流欠壓告警值。該告警級別屬於開關電源緊急告警，需設定該告警值。個別基站蓄電池配置容量偏大，但開關電源容量配置偏小，這種情況多集中在老站上，需根據實際負荷情況，採取更換較大容量開關電源，或減小蓄電池組容量等改造措施統籌最佳化配置。

　　4結束語

　　行動通訊基站經過近10多年的發展，早期的一些老站配置的開關電源和蓄電池在更新改造時，應結合現網實際負荷重新核實電源系統配置，不宜簡單地按原有系統容量替換。本文透過對南方某省會城市行動通訊基站實際採集資料進行分析，總結了節能減排新形勢下現網基站負荷特點，針對現網常見型別基站中存在的電源配置問題，提出了系統最佳化措施，從而在節約基站電源配套投資的同時，提高了基站通訊電源系統的供電效能。

　　作者:馬娜阮勇李卓、

　　單位:中訊郵電諮詢設計院有限公司上海聯藍通訊工程有限公司