5马雁序-面向5G网络建设的站点供电技术应用与发展.pdf

做网络及数字化咨询服务专家 面 向 5G网 络 建 设 的 站 点 供 电 技 术 应 用 与 发 展中国移动通信集团设计院信息能源所2019年4月 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 1 页 目录 移动通信网络现状与发展5G站点供电需求与挑战5G站点供电技术应用创新 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 2 页 “2020移动无线目标网”以终为始，分步实施 聚焦网络覆盖 聚焦融合组网聚焦业务体验 全物联运营期 400mln 渗透率100905070 数据业务迁移期 语音业务迁移期VoLTE渗透率 Video渗透率 物联网连接数LTE用户渗透率 连接数3bln现在2016 2017 2019 2020180万站q 三个“聚焦”将带来5G站点的海量部署q 海量连接节点、用户体验的提升，驱动5G网络动力保障能力要求更高 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 3 页 “立体组网”提升网络覆盖和容量宏站覆盖层杆站覆盖层 价值室分层 宏站标准三扇区半径200m以上8T8R、8T16R灯杆站快速覆盖半径100m200m灯筒站、双通道RRU灯杆站 微站微站覆盖层 1234 微站补盲、补热50m100mBookRRU、ATOM室分聚焦价值覆盖20m50mPicoRRU、DAS基于不同层标准需求，分场景四层建设1. 宏站广域连续、浅层覆盖，解决基本的扩容需求2. 杆站快速完善深度覆盖，补充热点、分担话务3. 微站深度覆盖，局部热点话务分担4. 室分高价值室内深度覆盖，分担室外站点话务5G网络在4G基础上平滑演进，宏站、杆站、微站和室分是主力站型，第一波的建站场景以宏站为主 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 4 页 无线站点发展趋势传统宏-分布式-CloudRAN 微站 5G WiFi宏站 LTE LTE-FDD -TDD Pico WiFi APLampsite2G 3G/4G 5G高频、高带宽、高集成2008 2016 2020 3G元年 20134G部署 4.5G部署 5GGSM L L L U L U L U LG UG UG UG L G L G L 2G3G4G 多频多模 分布式基站占据主流 传统宏站，一个制式，一套设备 云化架构多技术接入，联接4G5G 超级宏站Massive MIMO 微站EM，BOOK RRU800/900M/1800M 频谱中 国 电 信 3400-3500MHz 中 国 移 动 2600HMz和 4800MHz 中 国 联 通 3500-3600MHz新增2.1G/ 2.6G 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 5 页 宏站加频加模，站点功耗倍增5G新频引入，站点功耗翻倍 3.5G1.8GD FA1.8GFAD900 功耗3倍左右2T2R 3D MIMO 配置升级，Massive MIMO引入应用容量5倍以上Massive MIMO AAU成为5G重点射频形态，站点功耗成倍增加，站点级能效将成为能源重点3D-MIMO以5G技术解决LTE容量压力，可优先从大专院校、热点商贸区、景区等流量高地开始使用，缓解区域容量压力 KW 系列1, 2016年, 2.3 系列1, 2018年, 3.5 系列1, 2020年, 5.70123456 2016年 2018年 2020年宏站功耗大中专院校 热点景区城市流量高地 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 6 页 小微站成为新建主流，环境适应性高 灯杆模式 灯头模式监控杆模式 与路灯管理处统谈杆体资源，快速部署，打造“小站之城”借助公安“民心天网”工程获取公安监控杆体资源，流量换站点资源路灯改造，与杆头三方公司合作，解决设备部署难题积极占领城市道路灯杆资源，加大小微基站建设力度，宏微并举、立体组网可用资源交通监控杆、路灯杆、低压电线杆、传输杆、公安监控杆 每平方公里区域站点数，小微站约为宏站的10倍 到2020年，小微站点数量将增长20倍1站/km2 10站/km2宏站 小微站 小微站在5G时代作为重要站型逐步上量，作为宏微组网的容量层，50需要备电 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 7 页 目录 移动通信网络现状与发展5G站点供电需求与挑战5G站点供电技术应用创新 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 8 页 CU/DU DU CUDU/CU DU CU1 23 4传统基站部署 DU分布部署，CU集中部署DU/CU合一，集中部署 CU云化独立部署5G RAN三层架构部署形态多样化5G RAN网络将从4G/LTE 的BBU、RRU两级结构，演进到CU、DU和 AAU三级结构根据业务需求和部署条件的不同5G RAN三级架构实际部署形态多样化，存在多种场景在5G商用初期，在对CU分离需求不明确的场景，优先采用CU/DU合设架构传统基站部署 CU设备处理非实时的无线高层协议栈功能，分离式CU设备可以放置在汇聚机房或本地核心网机房 DU设备处理物理层功能和实时性需求，一般放在普通基站机房。 另外CU从技术发展趋势上采用NFV技术基于通用平台实现，DU同4G BBU设备一样，仍然采用专用硬件实现。5G网络架构形态多样化 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 9 页第 9 页 5G站点供电需求5G基站设备功耗约为4G设备功耗的23倍 对于1个典型配置的5G基站（1台BBU（CUDU）3台AAU），设备功耗总需求为3.6kW5.8kW5G网络使用的是C-Band 如3.5-4.9GHz频段和毫米波（如28GHz），高频衰减大，因此射频模块端口功率需要提升。 5G设备主流使用的是Massive MIMO，多通道AAU模块，射频通道数量变多（如64T64R），由于功放数量增多，造成总功耗变大。5G设备的单载波带宽由4G LTE的20MHz，提升到100MHz左右，基带处理能力需要大幅提升，同时也带来基带板功耗的倍增。 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 10 页 存量站点面临容量、制式双重挑战 5G设备叠加建设，现有站点供电容量（市电容量、直流电源容量、配电开关容量以及后备电池容量等）需要扩容或改造，现有站点机房空间有限，工程实施相对困难。 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 11 页 新增百万小微站断电频繁，影响网络质量海量小站场景极为复杂，供电无保障 BTS站点市电掉电告警不断街边 写字楼 城中村 地铁隧道 雷击频繁 线路切换 冲击性负载电压波动 上海浦东移动4070次 2017/01厦门移动12000次 2016/10成都移动10000次 2016/11 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 12 页 目录 移动通信网络现状与发展5G站点供电需求与挑战5G站点供电技术应用创新 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 13 页 5G电源创新要求节 省 智 能高 效 远程巡检免管理简易部署高可靠免维护新能源应用 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 14 页 市电新能源油机/储能HVDC HVDC, 拉远, 基站-48V, 局端 拉远站点60V联动, 局端软件定义AC/DC, DC/DC, DC/AC 基站丰富电源设备功能，灵活匹配各类站点供电需求 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 15 页 站点供电数字化、网络化、智能化，实现智能微电网市电 数据中心、ICT机房、基站、光伏电站、充电站新能源软件定义 能量流信息流ICT电动汽车 瓦特比特 纯耗能站点/网点储能油机 站点群互备电 发电、动态能源包错峰调峰 密集站点群可免电池“0” 维护中断 瓦特比特 瓦特比特瓦特比特瓦特比特瓦特比特 具备新能源发电条件的站点/网点叠光站点/路灯/视频监控带备用电源的大楼站点/网点 构建智能供电网络，提高供电可靠性，降低运营成本 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 16 页 供电系统运行安全评估能源管理与优化全生命周期跟踪评 估大数据分析平台信息采集 建设智能化运营体系 从供电系统结构、设备质量、运行环境、维护管理等四个维度对供电系统进行安全评估，保障安全供电。 对能源设备、能源运行、使用与分配进行全方位的监控与管理，优化能源的供给、负荷分配与负载均衡，提高能源的合理利用率，同时提升能源动力系统运行的安全性和可靠性水平。开展技术研究、设备采购、网络建设、入网验收、网络运维、后评估、退网管理等全生命周期的技术支撑服务，助力提升设备质量，促进电源行业健康发展。结合人工智能、物联网和云计算等新一代信息技术，推动通信基础设施智能管控控制系统建设，实现对通信基础数字化管控，智能巡检运维，保障通信基础设施高可靠、高效率运行，降低运营成本 中 国 移 动 通 信 集 团 设 计 院 有 限 公 司 第 17 页 成立5G电源工作组，助力绿色5G网络建设q中国移动5G电源工作组目标1）推动供电技术向数字化、智能化、网络化方向发展2）通信设备供电接口的标准化，制定5G无线设备供电技术要求3）开展新技术、新产品应用研究，匹配5G网络建设需求4）开展站点能效评估体系应用研究，提升全网能效5）开展通信基础设施智能管控系统研发，实现对通信基 础数字化管控，智能巡检运维。。。 q5G应用场景与架构构想电源类型 室内基站 室外机柜 拉远站/小站 室分站48V √ √ √HVDC √一体化小电源 √ √ √随着应用场景的变化、频段的增加、射频模块功耗的提升，5G的供电架构朝向升压、高压、就近取电发展 谢 谢