移動通信基站負荷分析及供電系統優化論文
1現網中各類移動通信基站負荷統計及分析
現網移動通信基站通常由基站設備、傳輸設備、電源設備、空調、照明、環境監控等組成。其中，電源設備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。直流電源通信設備由直流供電系統提供，交流電源通信設備由逆變器或UPS供電。本文通過對2014年上半年南方某省會城市現網各類型不同配置的基站通信設備實際負荷進行實地調研，針對通信設備實際負荷數據，統計出現網移動通信基站負荷分布規律。以南方某省會省市基站實際數據作為本次采集元素集合，實際通信負載電流大于或等于50A的基站個數占比為1.5％，實際通信負載電流大于或等于75A的基站個數占比為0.2％。其中，四網共站城區的宏基站現有通信負荷為50～75A，單網、雙網共站、三網共站城區的宏基站現有通信負荷為10～50A，交通干線、縣城、鄉鎮、學校的宏基站現有通信負荷為20～45A，室外一體化基站現有通信負荷為10～30A。
2現網基站電源配置及優化分析
2.1宏基站
2.1.1城區單網、雙網共站、三網共站通過以上現網宏基站負荷分析，城區單網、雙網共站、三網共站；以及交通干線、縣城、鄉鎮、學校范圍內的`宏基站，其無線設備和傳輸設備最大負荷電流通常不超過80A/53.5V（含遠期預留負荷30A），其中，無線設備負荷電流不超過75A，傳輸設備負荷電流約5A。目前，為確保市電停電后基站設備與傳輸設備的合理運行，基站高頻開關電源均設置了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，切斷基站設備負荷，蓄電池組只為傳輸設備供電；當蓄電池放電電壓達到第二級保護電壓時，再切斷傳輸設備的供電，以避免電池過放電。大多數基站外市電類型屬于三類市電，根據《通信電源設備安裝工程設計規范》（YD/T5040-2005）要求，蓄電池組對基站無線設備放電時間取3h，對基站傳輸設備放電時間為20h。2.1.2城區四網共站四網共站的城區范圍內宏基站，其無線設備和傳輸設備最大負荷電流通常不超過105A/53.5V（含遠期預留負荷30A），其中，無線設備負荷電流不超過100A，傳輸設備負荷電流約5A。該類型宏基站配置2組400Ah蓄電池組并聯使用，可滿足后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信設備最大負荷電流通常不超過30A/53.5V。該類型基站中，有些僅帶RRU，不帶BBU，沒有傳輸設備。對于不帶傳輸設備的室外一體化基站電源柜，其配置的蓄電池組僅需為無線設備提供3h的后備供電時間。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塊按N+1冗余方式確定，配置90A容量即可。對于帶有傳輸設備的室外一體化基站，其配置的蓄電池組對無線設備放電時間取3h，對傳輸設備放電時間取20h。因此，建議配置該類型基站配置2組150Ah蓄電池組并聯。同時，室外一體化開關電源架內整流模塊按N+1冗余方式確定，配置容量90或120A。
2.3分布式基站
對于分布式基站，RRU通常就近引交流市電供電，當市電停電時，RRU供電將中斷，會造成網絡中斷，建議可為較重要的分布式基站RRU配置小容量壁掛式開關電源或UPS，且配置38Ah的蓄電池，可滿足市電停電后約0.5h的后備時間。
3電源供電系統其他優化措施
3.1開關電源一、二次下電電壓設置
現網基站直流負荷分級切斷，通常通過采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，采集輸出電壓，當電壓下降至某設定值時，切除無線設備負荷；蓄電池繼續為傳輸設備負荷放電，待蓄電池放電至終止電壓，切斷蓄電池輸出。但是，相關規范中并未明確一次下電電壓設置值，目前，不同廠家的一次下電電壓設置值不同，對無線設備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。某廠家蓄電池恒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范圍為44~47V。通過分析蓄電池放電特性曲線，若基站直流負荷電流較小，在保證相同后備時間前提下，可將一次下電電壓值設置較高，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，則無線設備后備保證時間越長，傳輸設備后備保證時間會減小。《通信電源設備安裝工程設計規范》（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，會導致傳輸設備后備時間減少。
3.2增加開關電源直流輸出分路個數
由于各類型基站中無線設備要求占用的開關電源一次下電直流輸出分路個數較多，而中國聯通目前集采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。建議今后集采開關電壓設備招標時增加對直流輸出分路個數的要求。
3.3其他優化措施
通過對現網基站情況分析，發現有些開關電源未設置直流過壓告警值、直流欠壓告警值。該告警級別屬于開關電源緊急告警，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，采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優化配置。
4結束語
移動通信基站經過近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。本文通過對南方某省會城市移動通信基站實際采集數據進行分析，總結了節能減排新形勢下現網基站負荷特點，針對現網常見類型基站中存在的電源配置問題，提出了系統優化措施，從而在節約基站電源配套投資的同時，提高了基站通信電源系統的供電性能。
作者:馬娜 阮勇 李卓 、
單位:中訊郵電咨詢設計院有限公司 上海聯藍通信工程有限公司