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        新基建背景下5G配套建設(shè)策略分析

        2021-11-17 08:16:16
        江蘇通信 2021年5期
        關(guān)鍵詞:室外機機柜功耗

        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)萘浚瑥亩档椭绷髫撦d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。

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