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5G网络供电方案探讨

2019年被认为是5G商用元年,5G网络的传奇私服复杂性对供电系统的部署难度、能耗、可靠性及运营等带来新的挑战。

5G网络架构及主要特点

5G网络由于业务特性的原因,相对于4G网络有较大的变化。其中,5G核心网体现出两大特点,一是DC化,二是分级架构。而5G无线网络将BBU分解为CU和DU两个部分,使得5G时代的无线网络较4G更加灵活,也更加复杂,具体的网络架构详见下图。

图1:5G网络架构

三级DC架构:按业务特性,在不同位置部署逻辑网元,支持DC内和DC间资源共享,跨地域一张网。

DU和CU分离:将BBU按照功能分为DU和CU两个物理部分,部署更加灵活。

RRU和天线合一为AAU:AAU/DU/CU灵活部署,满足业务多样化需求。

在5G无线网络部分,CU和DU拆分后,AAU/DU/CU可以实现灵活部署,满足业务多样化需求。比较常见的有三种部署方式:D-RAN方式,CU云化&DU分布部署,CU云化&DU集中部署,具体结构详见下图。

一般来说,D-RAN部署主要适合于前期快速进行广域范围,CU云化&DU集中部署比较适合于城市热点区域的覆盖。

图2:5G无线网络部署方式

图2:5G无线网络部署方式

5G无线网络供电方案探讨

5G网络的复杂性对供电提出了新的挑战。首先,5G无线设备由于通道数大大增加,站点设备功耗相对于4G网络有较大幅度的增加。例如,一个比较典型的S111宏站,功耗由4G网络的1200W左右上升到5G网络的4000W左右,功耗大幅增加,这给电力引入和站址选择带来了新的挑战和困难。其次,5G站点的功耗大幅增加,且同等网络覆盖,站点密度也会增加,整个网络能耗非常大,因此对设备的效率提升和节能提出更高的要求。此外,5G网络与原来的网络共存,站点数量进一步增加,且设备种类也大大增加,对运营管理带来更大的挑战。最后,5G网络除了无线宽带业务外,还会有超高可靠、超低时延的URLLC业务,因此对供电的可靠性提出了更高的要求。基于此,中兴通讯对5G网络供电方案的思考如下。

D-RAN场景的供电方案

D-RAN是4G网络最常见的无线网络部署方式,5G网络中也会延续使用,它将DU/CU/AAU放在同一个物理地址,可以用一套电源产品对所有设备进行供电,相对来说产品比较成熟,使用较多。该方案中直流输出线缆要求16mm2,如果采用6mm2或10mm2的直流线缆,需要在直流电源输出侧增加DC/DC升压插箱,将48VDC升压到57VDC供给AAU设备。

图3:D-RAN场景的供电方案

图3:D-RAN场景的供电方案

CU云化&DU分布部署场景的供电方案

CU云化&DU分布部署是将CU放置在DC机房中,DU分布部署,组成多个基站,供电方式相对复杂,比较常用的有集中供电和分散供电。

集中供电是使用一套电源系统对DU和AAU进行供电;分散供电是用多套电源系统分别给DU和AAU进行供电。具体供电方案如下图所示。

CU云化&DU分布部署场景的供电方案

图4:CU云化&DU分布部署场景的供电方案

CU云化&DU集中部署场景的供电方案

CU云化&DU集中部署是将CU放置在DC机房中,DU集中部署在同一个物理站址,通过光纤拉远至远端AAU组成基站,比较常用的有集中供电和分散供电。

图5:CU云化&DU集中部署场景的供电方案

图5:CU云化&DU集中部署场景的供电方案

集中供电还是分散供电,最核心的考虑因素是成本,应该采用综合成本最低的方案。综合成本包括3个方面:设备成本、工程成本、运营成本,同时要结合现网的电网和电力引入条件等进行综合考量,合理选择供电方案和产品。

集中供电:设备成本低、工程成本高(主要是拉远线缆和施工)、运营成本低

分散供电:设备成本高(主要是因为数量多)、工程成本低、运营成本高(主要是维护成本高)。

表1:分散供电和集中供电的优劣势分析

一般来说,集中度高且数量多的区域采用集中供电更划算,而设备分散的区域适合采用分散供电。

中兴通讯5G供电方案,针对5G网络不同的场景和业务特点,可有效满足运营商实现快速、高效、智能的供电系统部署,全力为5G赋能。


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