1、    3g分布式基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)研究    王堯摘 要:通過3g分布式基站電源解決方案的對比分析，提供基站直流遠(yuǎn)供工程設(shè)計應(yīng)用方案，形成對基站直流遠(yuǎn)供原理的進(jìn)一步理解，更好地應(yīng)用于工程設(shè)計與實(shí)施過程。關(guān)鍵詞:分布式基站供電；bbu+rru；直流遠(yuǎn)供1 引言隨著通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，受益于基帶處理技術(shù)，高速接入技術(shù)及射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)所取得的重大突破，3g基站的小型化及模塊化正逐步得以實(shí)現(xiàn)。分布式基站得到了迅速的發(fā)展。3g網(wǎng)絡(luò)大量使用分布式基站架構(gòu)，分布式基站具有低成本、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、工程建設(shè)方便的優(yōu)勢，其中電源供給在系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行中起到至關(guān)重要的

2、作用。該文章介紹常用的幾種供電方式，重點(diǎn)分析直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)供電方式的特點(diǎn)。2 分布式基站電源解決方案的比較分布式基站的供電方式一般分兩種：（1）48v直流遠(yuǎn)程饋電，適合耗電量小的小基站。（2）對于耗電量大的基站，則采用220v交流就地供電。對于交流輸入的基站設(shè)備，配置的開關(guān)電源有兩種，一種是無apfc(active power factor correction)，即有源功率因數(shù)校正，該方式可靠性高且成本低，但是穩(wěn)壓精度稍差并對電網(wǎng)有一定的諧波電流污染；一種是有apfc電路的開關(guān)電源，該電源有更好的電網(wǎng)低壓適用能力，甚至可以達(dá)到以110v電網(wǎng)（美國）和220v（中國）電網(wǎng)兼容，但對方波輸入電壓不

3、合適。基站設(shè)備故障大部分是基站內(nèi)電源問題，所以保證基站設(shè)備不因市電停電而間斷成為運(yùn)營商和主設(shè)備商必須考慮的問題。3g分布式基站主要分為直流-48v（或24v）供電和交流220v 兩種不同的供電方式，在基站設(shè)計選型上，根據(jù)基站建設(shè)的具體情況，可以選用交流或者直流供電方式。2.1 太陽能供電系統(tǒng)依靠太陽能光電板產(chǎn)生的能量對負(fù)載供電，電池直接供電或逆變?yōu)榻涣麟娞峁┕ぷ麟娫矗耆撾x市電局限，供電能量自給自足，具有安裝地點(diǎn)靈活可變、綠色能源的特點(diǎn)。缺陷是初次投資大，太陽光能量密度較低，占地面積大。存在因晝夜、季節(jié)不同間歇性大，使用區(qū)域性有局限性。因此，該方案在有市電的地方一般很少采用。2.2ups供電

4、系統(tǒng)ups根據(jù)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，分為后備式、在線互動式、雙變換式。后備式：當(dāng)市電正常時，ups輸出電壓穩(wěn)壓精度基本能達(dá)到10的指標(biāo)。當(dāng)市電超出范圍時，由電池逆變成方波交流電給基站負(fù)載?？刂齐娐泛唵尾⑶夜ぷ髟诘蛪籂顟B(tài)（電池電壓一般為12v），可靠性很高。不足是逆變時輸出是方波，不能帶具有apfc開關(guān)電源的基站負(fù)載。在線互動式：與后備式一樣，當(dāng)市電正常時，ups輸出電壓穩(wěn)壓精度基本能達(dá)到10的指標(biāo)。當(dāng)市電超出范圍時，電池逆變?yōu)?20v 交流給基站負(fù)載供電。不同的是，這個逆變輸出波形已經(jīng)是正弦波，即使是有apfc開關(guān)電源的基站，ups也可以正常工作。在線互動式不足主要是交流工作時穩(wěn)壓精度一般是10，

5、偏大。雙變換式：是指交流經(jīng)過ac/dc整流成直流，再經(jīng)過逆變器dc/ac 變換成交流為負(fù)載供電，因?yàn)榻?jīng)過了中間直流環(huán)節(jié)，所以更全面地解決電源問題。缺點(diǎn)分析：室外ups中電池的容量和壽命與溫度關(guān)系很大。一般12v的電池在2025的環(huán)境下，壽命為3到5年，而在室外的高低溫惡劣環(huán)境下，則壽命大為下降。2.3 直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)3g分布式基站將基帶部分（bbu）和射頻部分（rru）分開。bbu 單元供電由機(jī)房電源供給或者室外供電供給，而rru單元處于樓頂或鐵塔上，采用直流遠(yuǎn)供方式或者本地供電的方式。直流遠(yuǎn)程供電相對于以上兩種供電方式，有如下優(yōu)勢：（1）直流供電干擾小、穩(wěn)定、可靠、高效、安全。（2）解決了市電

6、停電的困擾和電源接入的困難，使得基站的安裝更便利，選址更方便。（3）易于安裝維護(hù)、使用方便。（4）相對節(jié)省投資和運(yùn)營費(fèi)用，基站設(shè)備體積小、重量輕、具有防盜功能。（5）可控性和安全性更高，設(shè)備具有超載、空載、短路、過壓保護(hù)功能。3 分布式基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)應(yīng)用分布式基站（bbu+rru）以其站點(diǎn)選擇靈活方便、建設(shè)成本低而逐步被運(yùn)營商接受。針對不同的建設(shè)方案，也對應(yīng)有不同的電源解決方案。3.1 分布式基站供電的拉遠(yuǎn)距離和線路損耗典型的分布式基站的供電解決方案采用的是室內(nèi)開關(guān)電源為傳輸設(shè)備和bbu供電，同時還通過直流拉遠(yuǎn)的方式給樓頂或者鐵塔上的射頻拉遠(yuǎn)rru供電，如圖3.1.1 所示。分布式基站供電涉

7、及到電纜的拉遠(yuǎn)距離的問題，拉遠(yuǎn)距離和線路壓降、損耗以及線徑有關(guān)，需通過公式計算。根據(jù)圖3.1.1拉遠(yuǎn)線路等效電路圖，可推導(dǎo)公式如下：由此可見，線路總長度（l）、負(fù)載的大?。╬）、線路線徑（相關(guān)r）、線路壓降（u）、線路損耗等參數(shù)之間存在一定的關(guān)系。綜合考慮線路壓降和線路損耗，建議實(shí)際拉遠(yuǎn)距離在60m以內(nèi)，可以采取增大線徑的方式，來實(shí)現(xiàn)拉遠(yuǎn)距離的延長，但是如果拉遠(yuǎn)距離過遠(yuǎn)的話，則可以采用就近增加電源的方式供電。3.2bbu局端供電、rru遠(yuǎn)端供電該供電方式也稱集中式，bbu安裝在就近的端局或模塊局接入點(diǎn)機(jī)房內(nèi)，rru通過遠(yuǎn)端供電安裝在較遠(yuǎn)的有用戶需求的區(qū)域。適用于直流遠(yuǎn)供距離不太遠(yuǎn)，一般在幾十米

8、內(nèi)（主要是基于壓降的考慮）。通過升壓后的高壓直流，可以進(jìn)行較遠(yuǎn)的供電，原理如圖3.2.1：目前該方案多用一種復(fù)合饋電光纜解決，是一種把光纖與電纜進(jìn)行復(fù)合封裝的特種纜線，能夠同時進(jìn)行光信號傳輸和電壓傳輸，由于技術(shù)的限制，該方案適用于不便于引電的室內(nèi)分布系統(tǒng)中采用（室內(nèi)分布多只有一個rru，耗電較少）。目前最大輸出額定功率為600w，只支持最多一臺rru遠(yuǎn)端設(shè)備，最遠(yuǎn)支持4.5km（2芯復(fù)合饋電光纜）。雖然集中式供電簡單易行、維護(hù)方便，但是嚴(yán)重受到傳輸距離的制約。當(dāng)傳輸?shù)木嚯x大于100m時,功耗大大增加，集中式供電已經(jīng)不適合。為解決以上問題，可使用直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)。該系統(tǒng)就是將通信機(jī)房的直流電源經(jīng)過高

9、效率dc/dc變換器，通過雙絞線或者復(fù)合光纜傳送到遠(yuǎn)端，為基站提供工作電源的供電系統(tǒng)。直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)分為局端模塊和遠(yuǎn)端模塊。機(jī)房直流-48v電源進(jìn)入局端模塊，通過高效率dc/dc變換器，將-48v轉(zhuǎn)換為280380vdc可調(diào)的高壓直流電，通過遠(yuǎn)距離復(fù)合光纜把電源送到遠(yuǎn)端模塊，遠(yuǎn)端模塊把280380vdc可調(diào)直流電轉(zhuǎn)換為dc-48v輸出，給rru 單元提供電源。遠(yuǎn)端模塊內(nèi)置市電/直流電自動切換模塊，可以解決1003000m rru單元供電的問題。直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)可以復(fù)用基站控制器和基站之間的u口信號電纜傳送電源。帶u復(fù)用功能的基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)如圖3.2.2所示。圖3.2.2帶u口復(fù)用的基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)

10、示意圖直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)分析：（1）、直流遠(yuǎn)供電源可通過局端設(shè)備的報警顯示判斷遠(yuǎn)端設(shè)備的狀態(tài)，設(shè)備的使用壽命可達(dá)5-6年。（2）、直流遠(yuǎn)供的安全維護(hù)危險性較高，線路特別是u口復(fù)用情況下對雙絞線有一定影響；局端設(shè)備線路需要有機(jī)房mdf上架，有一定安全隱患。3.3bbu局端供電、rru遠(yuǎn)端本地供電bbu安裝在就近的端局或模塊局接入點(diǎn)機(jī)房內(nèi)，rru直接在有用戶需求的區(qū)域引電。沒有了電源距離的限制，bbu+rru之間的光信號可以在幾十公里內(nèi)傳輸。該方案主要是要解決rru 室外型電源的可靠性和穩(wěn)定性問題，尤其是蓄電池的散熱問題。目前各廠家主要是通過在室外機(jī)柜內(nèi)加裝風(fēng)扇，加快機(jī)柜內(nèi)的空氣流動來散熱的。

11、各廠家進(jìn)行了設(shè)備改進(jìn)，使得設(shè)備更為可靠成熟，一般要求具備防水、防塵、防腐蝕、防盜以及直通風(fēng)散熱等功能。rru遠(yuǎn)端就近采用220v市電，通過ac/dc 變換為-48v給rru單元供電。該方式就近取電，損耗小。該方案同時也存在以下不足之處：（1）交流供電電壓不穩(wěn)，供電電壓受高峰負(fù)載影響較大，容易造成用電設(shè)備損壞，或進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)而停機(jī)。（2）交流電網(wǎng)要求同步運(yùn)行，存在不穩(wěn)定問題，輸送的功率受電力網(wǎng)穩(wěn)定限制。交流電網(wǎng)短路容量較大，事故停電的影響范圍也較大。3.4bbu室外供電、rru遠(yuǎn)端/本地供電工程上只要解決了室外型電源的問題，室外電源機(jī)柜內(nèi)有可以安裝bbu 以及傳輸設(shè)備的位置，該方案與以上兩種方案

12、在rru 端的情況基本相同。4 結(jié)束語3g分布式基站的應(yīng)用場景及相應(yīng)的供電方案體現(xiàn)了明顯的多樣化特點(diǎn)，如應(yīng)用環(huán)境有室內(nèi)與戶外之分，供電制式上直流與交流并存，供電理念上集中與分散同在，而對于基站設(shè)置也同時存在新建基站和既有基站擴(kuò)容改造兩種不同模式。分布式基站無論從供電設(shè)備、方式還是從工程設(shè)計上都提出了新的要求，隨著分布式基站的大規(guī)模商用，更多的供電場景將會出現(xiàn)，最終的目標(biāo)是為通信網(wǎng)絡(luò)提供可靠、安全、實(shí)用的動力保障。值得注意的是，供電方案的多樣化及差異化特點(diǎn)是與3g網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)需求相適應(yīng)的，每一種方案都適用于某一特定場景，但同時也會存在一定的局限性。因此，3g分布式基站供電方案的選擇不能僅僅從某一角度出發(fā)，而是要對網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景、綜合性能、覆蓋性、可靠性、可維護(hù)性及全生命周期運(yùn)營成本等因素進(jìn)行全面分析與研討，并在此基礎(chǔ)上選擇最合適的方案，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)綜合收益最大化。參考文獻(xiàn):1 中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通信設(shè)備用直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)，yd t 1817-2008。2 中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，室外型通信電源系統(tǒng)，yd/t 1436-2006。3 中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范，5040-2005。4 中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通信局（站）電源系統(tǒng)總技術(shù)要求，yd/t 1051-200