3G典型無(wú)線(xiàn)設備耗電實(shí)測研究

1、前言

根據歷年的工程、維護經(jīng)驗，設備廠(chǎng)家提供的設備耗電量往往與實(shí)際運行中實(shí)測耗電量相差較大，這一差別對規劃和維護工作造成了一定的負面影響，其主要反映在以下幾個(gè)方面：

a）增加了工程投資。由于耗電量基數的增加，配置的整流器數目會(huì )相應地增加。同時(shí)為滿(mǎn)足相同放電小時(shí)數所需配置的蓄電池總容量也隨著(zhù)增大。反映在交流配電方面，在新建基站時(shí)，計算出的基站所需的交流功耗也需相應增加，這樣基站就需要交付更多的市電增容費，并且需要購置更大容量的交流設備（如交流變壓器及交流配電箱等）。以上這些均造成了投資資金的浪費。

b）增加了新建基站的選址難度。隨著(zhù)整流器數目和蓄電池容量的增加，設備的總重量增加了，所需基站機房的樓板負荷也相應加大?，F在移動(dòng)基站更多地選在民用住宅，其樓板負荷較低，這給基站選址造成了更大的困難。

c）由于設備實(shí)際耗電量遠低于整流器的配置容量，整流器所承擔的負荷長(cháng)期處于較低的水平上，整流器的使用壽命和能量的轉換效率也會(huì )隨著(zhù)降低。這不僅造成了能源的浪費，也增加了維護費用（設備維修費及電費等）和維護的難度。

由上可知，有必要在3G建設正式展開(kāi)之前完成對3G基站主要廠(chǎng)家設備實(shí)際耗電的測試分析工作，為機房電源建設提供準確參考。

2、3G移動(dòng)基站無(wú)線(xiàn)設備耗電實(shí)測方案

測試地點(diǎn)為廣州、東莞等地，測試對象為Z公司、H公司、A公司等的3G基站無(wú)線(xiàn)設備。各廠(chǎng)家設備測試站點(diǎn)如表2.1所示：

表2.1測試站點(diǎn)分布表

注：“3×1”表示該3G基站設備的配置為“3個(gè)扇區，每扇區一個(gè)載頻”，以此類(lèi)推。

2.1測試原則

a）對業(yè)務(wù)信道模擬負載進(jìn)行測試，負載點(diǎn)設為0%（空載）、50%、80%、100%（滿(mǎn)載）。

b）測試過(guò)程選用同一套儀表；

c）保證測試環(huán)境一致性，要求各候測基站環(huán)境指標為：溫度范圍（22℃～26℃），濕度（50%～70%）。

2.2測試原理

a）無(wú)線(xiàn)設備功耗測試原理

本次測試項目主要是測定3G無(wú)線(xiàn)基站設備的直流功耗情況，故需要在3G基站設備的電源輸入端測試其電流I（A）、電壓值U（V），如圖2.1所示。3G無(wú)線(xiàn)基站設備功耗W=UI（W）。

圖2.1 3G基站設備功耗測試原理圖

b）無(wú)線(xiàn)設備負載的調整

在本地（Z、H公司）或者在RNC（A公司）上修改相關(guān)參數，使業(yè)務(wù)信道負載分別達到扣除導頻信道、公共信道消耗后余量的0%、50%、80、100%時(shí)，分別測試記錄3G基站設備的功耗。

2.3測試步驟

a）在RNC上修改相關(guān)參數，使業(yè)務(wù)信道負載分別達到扣除導頻信道、公共信道消耗后余量的0%、50%、80、100%；

b）確認對應的負載值無(wú)誤；

c）不同的負載值條件下進(jìn)行測量，分別做好記錄。

3、3G移動(dòng)基站無(wú)線(xiàn)設備耗電實(shí)測結果及分析

3.1測試結果

測試結果如表3.1所示：

表3.1 3G耗電測試結果表

3.2結果分析

通過(guò)本次對不同廠(chǎng)家3G基站設備的功耗測試結果的分析，可以得到以下幾個(gè)方面初步結論：

a）H公司設備功耗較小，Z公司次之，A公司設備稍高。但與同容量的2G設備功耗比較，均已有較大的降低；

b）與原設備廠(chǎng)家所提供的3G基站設備耗電數據相比較，實(shí)測功耗均有較大程度的降低，其中A公司、Z公司設備功耗降低均在45%左右；

c）Z公司、H公司基站設備的功耗，載頻為3*1與3*2時(shí)設備功耗無(wú)明顯的差別，功耗只是稍稍增加，增加的幅度大致在200W以?xún)龋浩渲蠬公司兩種情況的功耗相差在3%以?xún)?，Z公司設備的差別在10%以?xún)龋?/p>

d）A公司基站設備的功耗，載頻為3*1與3*2時(shí)，設備功耗有較大的差別，分別為1450W和2260W，差別在40%左右

e）不同廠(chǎng)家基站設備的功耗，其消耗的大多數功耗為空載負荷：所占比例在64%～83%的范圍之內；

f）不同廠(chǎng)家基站設備功耗均會(huì )隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)設備所帶負載值的增加而上升，但是上升的幅度不大：滿(mǎn)負荷所消耗的功率僅占機架總功率的17%～36%。

3.3測試結論

在3G基站電源工程設計中，建議各廠(chǎng)家無(wú)線(xiàn)設備的功耗值推薦如表3.2。

表3.2 3G工程設計基站設備功耗取值建議

注：上表中推薦的功耗取值，已在實(shí)測功耗平均值的基礎上乘以1.2的安全系數。

考慮到3G無(wú)線(xiàn)基站設備功耗，隨著(zhù)負載值增加而升高的幅度不大，因此建議：在進(jìn)行3G基站無(wú)線(xiàn)設備的電源配置時(shí)，可以考慮按無(wú)線(xiàn)機架的載頻數滿(mǎn)負荷值進(jìn)行初始配置，在后續擴容過(guò)程中按實(shí)際負荷核實(shí)。

4、基站電源設備的配置

通過(guò)表3.2中的無(wú)線(xiàn)設備單位耗電量和移動(dòng)基站的安裝規模，我們可以計算出整個(gè)基站的耗電量。根據中華人民共和國通信行業(yè)標準YD5040-1997《通信電源設備安裝設計規范》，參照原郵電部設計院頒布的“通信電源電信工程設計手冊”。具體的設備計算方法如下：

4.1蓄電池的配置

移動(dòng)基站的蓄電池按三小時(shí)放電率配置，蓄電池的總容量應按以下公式計算：

式中：

Q——蓄電池容量（Ah）；

K——安全系數，取1.25；

I——負荷電流（A）；

T——放電小時(shí)數（h），取3；

η——放電容量系數，取0.75；

t——實(shí)際電池所在地最低環(huán)境溫度數值。所在地有采暖設備時(shí)，按15℃考慮，無(wú)采暖設備時(shí)，按5℃考慮；

α——電池溫度系數（1/℃），取0.008。

蓄電池的總容量按本期的直流耗電量計算，并應考慮近期擴容的要求。

4.2整流器的配置

移動(dòng)基站絕大多數采用高頻開(kāi)關(guān)型整流器，應按n+1冗余方式確定整流器的配置，其中n為主用數量，n≤10時(shí)，1只備用；n＞10時(shí)，每10只備用1只。主用整流器的總容量應按負荷電流和電池的均充電流（10小時(shí)率充電電流）之和確定。

主用整流器的總容量=負荷電流容量+蓄電池的均充電流容量

負荷電流的計算：按表3.2取值

蓄電池的均充電流為0.1C10（C10為蓄電池的容量）。

5、經(jīng)濟效益預測

將本文得到的耗電量結果應用于實(shí)際設備配置、訂購，將會(huì )產(chǎn)生非常顯著(zhù)的效益，下面以一個(gè)典型基站為例進(jìn)行說(shuō)明：

假如：新建1個(gè)Z公司3G獨立無(wú)線(xiàn)基站，基站規模為單載頻。

我們首先根據試驗得到的耗電量數據計算出需配置設備如下：

設備耗電量：35.5A/48V

蓄電池：212Ah（實(shí)際需配置300Ah）

需配置整流器容量：4x30A

再根據Z公司提供的耗電量數據計算出需配置設備如下：

設備耗電量：64.5A

蓄電池：390Ah（實(shí)際需配置400Ah）

需配置整流器容量：5x30A

按照當前市場(chǎng)一般價(jià)格：整流模塊（30A/-48V）為5000元/臺，蓄電池組（-48V）為50元/Ah，可計算出，按照本文耗電量結果可節省設備直接投資約10000元人民幣/站。假定某省3G網(wǎng)絡(luò )建設3G站點(diǎn)10000個(gè)，其中有1000個(gè)為3G獨立新建站址，僅新建站部分即可節約配套電源投資約1000萬(wàn)元人民幣，效益相當可觀(guān)。

6、結束語(yǔ)

本文針對各典型廠(chǎng)家推出的3G移動(dòng)基站無(wú)線(xiàn)設備耗電量進(jìn)行了實(shí)測，通過(guò)對試驗數據進(jìn)行分析，得到設備實(shí)際耗電量，為3G基站機房電源設備配置提供了更準確的參考，可以節約大量的設備投資。

由于3G網(wǎng)絡(luò )尚未展開(kāi)大規模建設，3G無(wú)線(xiàn)設備目前僅在少量試驗站點(diǎn)安裝，故本次測試采集的數據有限，從統計學(xué)的角度來(lái)看，以上結果只是接近普遍值。為了得到更加準確的3G移動(dòng)基站無(wú)線(xiàn)設備耗電參數，需進(jìn)一步做以下工作：

a）在大規模3G建設前對最終選型的設備做耗電實(shí)測，測的數據作為電源建設方案的依據；

b）3G網(wǎng)絡(luò )投運后，根據情況可考慮對在網(wǎng)設備做實(shí)際運行條件下的耗電實(shí)測，測的數據可作為前期實(shí)測數據的補充和修正（由于可能會(huì )影響到網(wǎng)絡(luò )運行，故不適合做大規模實(shí)測）；

c）利用運營(yíng)商維護部門(mén)的紀錄數據，經(jīng)統計分析，得到實(shí)際耗電相對理論耗電的各種分布情況加以驗證，從而得出最終的準確耗電參數。

作者：李鑫成 嚴華