直流远供在4G分布式基站建设中的应用研究

【摘要】 在移动通信网络快速发展的背景下，随着站址获取难度的加大，分布式基站以其灵活的建设方式在网络建设中发挥着越来越大的作用，从而促使远端设备的电源保障方案显得尤为重要。文章通过对直流远供系统介绍，结合工程实践中的应用总结，探讨直流远供在4G分布式基站建设中的应用。

【关键词】 直流远供 分布式基站 4G

一、概述

4G牌照的陆续发放，正推动我国LTE网络建设驶入快车道。随着建设的不断深入，竞争加剧的不断加剧，电信运营商面临着新一轮网络建设大潮。4G时代的系统建设中，分布式基站得到了广泛的应用，伴随着而来的拉远设备的后备电源保障，已成为网络建设急需解决的难题之一。本文将结合4G建设规划发展，对直流远供技术在分布式基站的建设应用进行研究。

二、传统供电模式

传统的分布式基站的供电模式，大体可以分为三类，如图1所示：

图1 传统供电模式示意图

1、本地供电，就近安装小电源（小UPS、小开关电源）是目前分布式基站的主要保障模式，其优点在于工程安装方便，设备故障对其他远端的威胁小。但存在建站成本高，交流引入可靠性差，后备保障困难，电池运行环境差，寿命短，监控实现较难，维护管理难度增加；小UPS电源设备故障率高，保障效果差等问题。

2、48V集中供电，BBU、RRU由同一电源供电，其优点在于系统结构简单，拉线容易，保障可靠，但存在供电距离较短，受限于48V远供压降大，对线径要求高；当距离过远，短路不能有效保护等问题。

3、交流远供，逆变器输出远拉。其优点在于供电距离远，交流受电的设备适应性好，维护工程量小，便于集中监控。但存在逆变器成本较高，简单的单机远供安全性差，线损高，压降大，故障率高，效率低等问题。

三、直流远供系统原理

直流远供系统是将-48V 的直流电源， 通过直流远供局端设备升压至直流280V（250V～410V可调），采用相应的电力电缆传送至分布式远端设备或通过DC/DC 适配器进行降压（-48V）向分布式远端设备进行供电。系统原理图如图2所示。

直流远供系统组成：主要包括提供通信设备正常运行的直流电源系统及馈电线路，局端直流远供电源、远端降压适配器单元以及局端与远端直接的复合光缆等组成。局端设备是远供系统的核心，可以完成-48V直流隔离升压到250V～410V（DC/DC升压），当电压升高到410V以后，相同线缆资源条件下，传输距离成倍提高；相同传输距离条件下，所需线缆资源线径大大降低，从而解决资源投入。具备完整的保护功能，还可完成系统监控。远端设备具备将直流高压变换成稳定的直流-48V（或DC320V）（DC/DC降压或稳压）功能，直接为基站设备供电。局端与远端之间既可以使用复合光缆，完成直流电的远程传输，为远程RRU设备供电。

图2 直流远程供电原理示意图

四、直流远供系统应用

直流远供在分布式基站中应用，主要是基站的室外站，例如机房不足、置不理想、供电距离远的密集城区站点；供电不稳、备电成本高、供电距离远的农村站点，BBU集中放置、RRU沿线布置、集中备电、供电距离远的干线覆盖站点以及写字楼、酒店、公共场馆BBU集中部署，RRU拉远数量多，距离远的室分分布。

图3 直流远供系统应用场景

对比目前分布式基站主要保障模式，交流市电引入供电方案，直流远供系统从多个方面具有优势，详见表1。

综合对比项目、内容 远程供电方案 交流市电引入供电方案 备注

市电接入及开户费用 无需新开户 开户费用较高 特殊情况下交流市电开户费用很高，难度较大

敷设远供直流输电线缆 需要、可与光缆、电缆、同钢绞线等共架设 不需要 直流输电线路较长，但不需新建杆路，投资较低

架设市电交流输电线路 不需要 需要新建、不可与光缆、电缆、同钢绞线等共架设 线路距离较短，但需新建杆路，主要由距离决定投资。

设备投资 较低，仅需远供网点蓄电池扩容 需要新建48V基础电源 远供投资较低，基础电源设备等投资较大

所需配套 单杆型、小平台结构 H杆型、基站大平台结构 需UPS、配电等电源设备

集中管理 集中网管监控、维护管理 集中动环监控管理

基础电源资源优化整合 实现优化整合、资源共享 需新建48V基础电源 新建基础电源投资较大，资源节约效益显著

维护成本 较低 正常

表1 直流远供与交流引入方案对比

以黑龙江某基站为例，传统就近电源保障方案，需要市电引入（含户外一体化电源设备）投资18万元，线缆投资0.32万元，施工费0.95万元，整体投资19.27万元。直流远程供电方案，需要新增直流远供局端远端设备投资0.95万元，光电复合缆投资1.21万元，施工费1.32万元，整体投资费用为3.48万元。

对比两个方案，远程供电比传统供电在电力引入费用、停电影响、管理维护方面具有较大优势，同时在建设时具有投资少、周期短等优势。

五、直流远供系统勘察设计要点

在确定基站供电方式为直流远供方案后，在勘察设计中有以下几个方面需要重点考虑：

5.1直流远供电缆计算和选择

电缆规格计算公式为：

式中，L是传输距离；是导线电阻率；Us是近端输出电压；Uo是远端输入电压；Po是远端设备功率。

例如，局端设备输出电压Us为280V，而远端设备额定允许输入最低直流电压Uo 为225V， 假设远端RRU远端设备最大峰值功耗Po为250W，布放电缆距离为2000 米，选用铝芯电缆，50℃时电阻率为0.0314・m/mm2（因铝芯复合电缆对比铜芯电缆单位重量轻，单位导电效果好，且铜缆易被偷盗，所以选用铝芯电缆），那么通过公式计算出传输线缆的截面积S 为：

电缆线径的选择应大于计算出的数值，则应该选用线径为4mm2 的铝芯电缆。表2为通信设备功率与传输线截面积、最大传输距离对照表，可以看出当设备功率不变，传输距离越远，传输线所需截面积越大。当传输距离不变，设备功率越大，传输线所需截面积越大。

截面积（mm2）

距离（m） 1.0

mm2 1.5

mm2 2.0

mm2 2.5

mm2 3.0

mm2 3.5

mm2 4.0

mm2 4.5

mm2 5.0

mm2 5.5

mm2 6.0

mm2

最大功率

300W 2.05 3.05 4.10 5.10 6.10 7.15 8.15 9.20 10.20 11.20 12.20

500W 1.23 1.85 2.45 3.05 3.70 4.30 4.90 5.55 6.10 6.75 7.40

800W 0.77 1.15 1.54 1.92 2.30 2.70 3.07 3.45 3.85 4.20 4.60

1200W 0.51 0.77 1.02 1.28 1.60 1.80 2.05 2.30 2.55 2.80 3.05

1500W 0.41 0.61 0.82 1.02 1.23 1.43 1.63 1.85 2.05 2.25 2.45

2000W 0.30 0.46 0.61 0.77 0.92 1.08 1.22 1.38 1.54 1.68 1.85

表2 传输距离、设备功率与传输线截面积对照表

5.2局端机房蓄电池扩容

因为直流远供系统是局端提供电能，所以需要考虑局端及远端负载对电源容量的需求，以确定是否需对局端站点电源进行扩容。蓄电池组容量的计算公式如下：

Q：蓄电池总容量（AH）；K：安全系数，取1.25；I：负荷电流（A）；T：放电小时数（H）；：放电容量系数，4小时0.79，8小时0.94；：10≥放电时间≥1小时，α=0.008；t：电池所在地最低环境温度值。

在25℃温度下，根据远端1500W功耗需求，近端机房直流远供局端需配置3000W功率，市内基站按4小时考虑，需要配置2组300AH蓄电池组；郊区按8小时考虑，需要配置2组500AH蓄电池组。

5.3其他需要注意事项

直流远供远端：

1、屋面站点，建议抱杆安装或者挂墙安装，选择与3个扇区RRU间最近位置；

2、铁塔或增高架站点，直流远供远端需采用塔下或增高架下抱杆或挂墙，不建议直流远供远端上塔；

局端机房：

1、熔丝需要2个100A，一个供BBU，一个供直流远供局端设备；

2、模块需扩容60A（结合现有电流负载和模块数、蓄电池扩容数，根据N+1原理扩容）；

3、综合柜空间需求，BBU需2U，DCPD需1U，局端设备需3U，因此综合柜至少需要空间7U（32CM）以上。

六、结束语

直流远供技术作为分布式基站建设中电源保障，得到越来越广泛的认可和运用，加快了工程进度，降低了建设与维护成本，保障基站安全稳定可靠供电，为4G无线覆盖提供了强有力的支撑，同时取得较好的社会和经济效益。