移动通信基站负荷分析及供电系统优化论文
1现网中各类移动通信基站负荷统计及分析
现网移动通信基站通常由基站设备、传输设备、电源设备、空调、照明、环境监控等组成。其中，电源设备由交流供电系统和直流供电系统组成，交流供电系统由市电油机转换箱（即双电源转换箱）、过电源保护装置、交流配电箱及备用移动式柴油发电机组成。直流供电系统由组合开关电源（含交流配电单元、整流单元、直流配电单元）和蓄电池组成。直流电源通信设备由直流供电系统提供，交流电源通信设备由逆变器或UPS供电。本文通过对2014年上半年南方某省会城市现网各类型不同配置的基站通信设备实际负荷进行实地调研，针对通信设备实际负荷数据，统计出现网移动通信基站负荷分布规律。以南方某省会省市基站实际数据作为本次采集元素集合，实际通信负载电流大于或等于50A的基站个数占比为1.5％，实际通信负载电流大于或等于75A的基站个数占比为0.2％。其中，四网共站城区的宏基站现有通信负荷为50～75A，单网、双网共站、三网共站城区的宏基站现有通信负荷为10～50A，交通干线、县城、乡镇、学校的宏基站现有通信负荷为20～45A，室外一体化基站现有通信负荷为10～30A。
2现网基站电源配置及优化分析
2.1宏基站
2.1.1城区单网、双网共站、三网共站通过以上现网宏基站负荷分析，城区单网、双网共站、三网共站；以及交通干线、县城、乡镇、学校范围内的`宏基站，其无线设备和传输设备最大负荷电流通常不超过80A/53.5V（含远期预留负荷30A），其中，无线设备负荷电流不超过75A，传输设备负荷电流约5A。目前，为确保市电停电后基站设备与传输设备的合理运行，基站高频开关电源均设置了2级电压切断装置。当蓄电池放电电压达到第一级保护电压时，切断基站设备负荷，蓄电池组只为传输设备供电；当蓄电池放电电压达到第二级保护电压时，再切断传输设备的供电，以避免电池过放电。大多数基站外市电类型属于三类市电，根据《通信电源设备安装工程设计规范》（YD/T5040-2005）要求，蓄电池组对基站无线设备放电时间取3h，对基站传输设备放电时间为20h。2.1.2城区四网共站四网共站的城区范围内宏基站，其无线设备和传输设备最大负荷电流通常不超过105A/53.5V（含远期预留负荷30A），其中，无线设备负荷电流不超过100A，传输设备负荷电流约5A。该类型宏基站配置2组400Ah蓄电池组并联使用，可满足后备总放电小时数要求。
2.2室外一体化基站
现网室外一体化基站的通信设备最大负荷电流通常不超过30A/53.5V。该类型基站中，有些仅带RRU，不带BBU，没有传输设备。对于不带传输设备的室外一体化基站电源柜，其配置的蓄电池组仅需为无线设备提供3h的后备供电时间。因此，建议此种站型配置1组200Ah蓄电池即可满足要求。同时，室外一体化开关电源架内整流模块按N+1冗余方式确定，配置90A容量即可。对于带有传输设备的室外一体化基站，其配置的蓄电池组对无线设备放电时间取3h，对传输设备放电时间取20h。因此，建议配置该类型基站配置2组150Ah蓄电池组并联。同时，室外一体化开关电源架内整流模块按N+1冗余方式确定，配置容量90或120A。
2.3分布式基站
对于分布式基站，RRU通常就近引交流市电供电，当市电停电时，RRU供电将中断，会造成网络中断，建议可为较重要的分布式基站RRU配置小容量壁挂式开关电源或UPS，且配置38Ah的蓄电池，可满足市电停电后约0.5h的后备时间。
3电源供电系统其他优化措施
3.1开关电源一、二次下电电压设置
现网基站直流负荷分级切断，通常通过采集蓄电池输出电压的方式实现。蓄电池放电2～4h，系统电压降低，采集输出电压，当电压下降至某设定值时，切除无线设备负荷；蓄电池继续为传输设备负荷放电，待蓄电池放电至终止电压，切断蓄电池输出。但是，相关规范中并未明确一次下电电压设置值，目前，不同厂家的一次下电电压设置值不同，对无线设备放电时间会造成影响。需根据蓄电池放电特性曲线和基站直流负荷电流大小，确定一次下电电压最佳设定值。某厂家蓄电池恒流放电特性曲线如图1所示。基站实际一次下电电压值设定范围为44~47V。通过分析蓄电池放电特性曲线，若基站直流负荷电流较小，在保证相同后备时间前提下，可将一次下电电压值设置较高，随着负荷电流增大，需降低一次下电电压设定值。一次下电电压设定值越低，则无线设备后备保证时间越长，传输设备后备保证时间会减小。《通信电源设备安装工程设计规范》（YD/T5040-2005）规定二次下电电压值为43.2V，而基站实际二次下电电压设定值偏高，如44V等，蓄电池未放电至终止电压，即切断蓄电池输出，会导致传输设备后备时间减少。
3.2增加开关电源直流输出分路个数
由于各类型基站中无线设备要求占用的开关电源一次下电直流输出分路个数较多，而中国联通目前集采中标的某些开关电源厂家，标配产品中配置的直流输出分路个数不足，特别是一次下电分路个数偏少，需增加直流配电箱，以扩容直流输出分路个数。建议今后集采开关电压设备招标时增加对直流输出分路个数的要求。
3.3其他优化措施
通过对现网基站情况分析，发现有些开关电源未设置直流过压告警值、直流欠压告警值。该告警级别属于开关电源紧急告警，需设定该告警值。个别基站蓄电池配置容量偏大，但开关电源容量配置偏小，这种情况多集中在老站上，需根据实际负荷情况，采取更换较大容量开关电源，或减小蓄电池组容量等改造措施统筹优化配置。
4结束语
移动通信基站经过近10多年的发展，早期的一些老站配置的开关电源和蓄电池在更新改造时，应结合现网实际负荷重新核实电源系统配置，不宜简单地按原有系统容量替换。本文通过对南方某省会城市移动通信基站实际采集数据进行分析，总结了节能减排新形势下现网基站负荷特点，针对现网常见类型基站中存在的电源配置问题，提出了系统优化措施，从而在节约基站电源配套投资的同时，提高了基站通信电源系统的供电性能。
作者:马娜 阮勇 李卓 、
单位:中讯邮电咨询设计院有限公司 上海联蓝通信工程有限公司