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3G典型無(wú)線設(shè)備耗電實(shí)測(cè)研究

作者: 時(shí)間:2017-06-13 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1、前言

本文引用地址:http://2s4d.com/article/201706/357023.htm

根據(jù)歷年的工程、維護(hù)經(jīng)驗(yàn),設(shè)備廠家提供的設(shè)備量往往與實(shí)際運(yùn)行中實(shí)測(cè)量相差較大,這一差別對(duì)規(guī)劃和維護(hù)工作造成了一定的負(fù)面影響,其主要反映在以下幾個(gè)方面:

a)增加了工程投資。由于量基數(shù)的增加,配置的整流器數(shù)目會(huì)相應(yīng)地增加。同時(shí)為滿足相同放電小時(shí)數(shù)所需配置的蓄電池總?cè)萘恳搽S著增大。反映在交流配電方面,在新建基站時(shí),計(jì)算出的基站所需的交流功耗也需相應(yīng)增加,這樣基站就需要交付更多的市電增容費(fèi),并且需要購(gòu)置更大容量的交流設(shè)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(fèi)。

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

c)由于設(shè)備實(shí)際耗電量遠(yuǎn)低于整流器的配置容量,整流器所承擔(dān)的負(fù)荷長(zhǎng)期處于較低的水平上,整流器的使用壽命和能量的轉(zhuǎn)換效率也會(huì)隨著降低。這不僅造成了能源的浪費(fèi),也增加了維護(hù)費(fèi)用(設(shè)備維修費(fèi)及電費(fèi)等)和維護(hù)的難度。

由上可知,有必要在建設(shè)正式展開之前完成對(duì)基站主要廠家設(shè)備實(shí)際耗電的測(cè)試分析工作,為機(jī)房電源建設(shè)提供準(zhǔn)確參考。

2、移動(dòng)基站耗電實(shí)測(cè)方案

測(cè)試地點(diǎn)為廣州、東莞等地,測(cè)試對(duì)象為Z公司、H公司、A公司等的3G基站。各廠家設(shè)備測(cè)試站點(diǎn)如表2.1所示:

表2.1測(cè)試站點(diǎn)分布表

廠家載頻配置數(shù)量
Z3×13
3×23
A3×13
3×22
H3×12
3×21

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

2.1測(cè)試原則

a)對(duì)業(yè)務(wù)信道模擬負(fù)載進(jìn)行測(cè)試,負(fù)載點(diǎn)設(shè)為0%(空載)、50%、80%、100%(滿載)。

b)測(cè)試過(guò)程選用同一套儀表;

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

2.2測(cè)試原理

a)功耗測(cè)試原理

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

圖2.1 3G基站設(shè)備功耗測(cè)試原理圖

b)無(wú)線設(shè)備負(fù)載的調(diào)整

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

2.3測(cè)試步驟

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

b)確認(rèn)對(duì)應(yīng)的負(fù)載值無(wú)誤;

c)不同的負(fù)載值條件下進(jìn)行測(cè)量,分別做好記錄。

3、3G移動(dòng)基站無(wú)線設(shè)備耗電實(shí)測(cè)結(jié)果及分析

3.1測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果如表3.1所示:

表3.1 3G耗電測(cè)試結(jié)果表

3.2結(jié)果分析

通過(guò)本次對(duì)不同廠家3G基站設(shè)備的功耗測(cè)試結(jié)果的分析,可以得到以下幾個(gè)方面初步結(jié)論:

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

b)與原設(shè)備廠家所提供的3G基站設(shè)備耗電數(shù)據(jù)相比較,實(shí)測(cè)功耗均有較大程度的降低,其中A公司、Z公司設(shè)備功耗降低均在45%左右;

c)Z公司、H公司基站設(shè)備的功耗,載頻為3*1與3*2時(shí)設(shè)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以內(nèi):其中H公司兩種情況的功耗相差在3%以內(nèi),Z公司設(shè)備的差別在10%以內(nèi);

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

e)不同廠家基站設(shè)備的功耗,其消耗的大多數(shù)功耗為空載負(fù)荷:所占比例在64%~83%的范圍之內(nèi);

f)不同廠家基站設(shè)備功耗均會(huì)隨著無(wú)線設(shè)備所帶負(fù)載值的增加而上升,但是上升的幅度不大:滿負(fù)荷所消耗的功率僅占機(jī)架總功率的17%~36%。

3.3測(cè)試結(jié)論

在3G基站電源工程設(shè)計(jì)中,建議各廠家無(wú)線設(shè)備的功耗值推薦如表3.2。

表3.2 3G工程設(shè)計(jì)基站設(shè)備功耗取值建議

廠家載頻功耗(W)電流(A/48V)
Z3*1170035.5
3*2190040.0
H3*1110023.0
3*2120025.0
A3*1170037.5
3*2270056.3

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

考慮到3G無(wú)線基站設(shè)備功耗,隨著負(fù)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)線設(shè)備的電源配置時(shí),可以考慮按無(wú)線機(jī)架的載頻數(shù)滿負(fù)荷值進(jìn)行初始配置,在后續(xù)擴(kuò)容過(guò)程中按實(shí)際負(fù)荷核實(shí)。

4、基站電源設(shè)備的配置

通過(guò)表3.2中的無(wú)線設(shè)備單位耗電量和移動(dòng)基站的安裝規(guī)模,我們可以計(jì)算出整個(gè)基站的耗電量。根據(jù)中華人民共和國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD5040-1997《通信電源設(shè)備安裝設(shè)計(jì)規(guī)范》,參照原郵電部設(shè)計(jì)院頒布的“通信電源電信工程設(shè)計(jì)手冊(cè)”。具體的設(shè)備計(jì)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?cè)萘繎?yīng)按以下公式計(jì)算:

式中:

Q——蓄電池容量(Ah);

K——安全系數(shù),取1.25;

I——負(fù)荷電流(A);

T——放電小時(shí)數(shù)(h),取3;

η——放電容量系數(shù),取0.75;

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

α——電池溫度系數(shù)(1/℃),取0.008。

蓄電池的總?cè)萘堪幢酒诘闹绷骱碾娏坑?jì)算,并應(yīng)考慮近期擴(kuò)容的要求。

4.2整流器的配置

移動(dòng)基站絕大多數(shù)采用高頻開關(guān)型整流器,應(yīng)按n+1冗余方式確定整流器的配置,其中n為主用數(shù)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?cè)萘繎?yīng)按負(fù)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?cè)萘?負(fù)荷電流容量+蓄電池的均充電流容量

負(fù)荷電流的計(jì)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(jì)效益預(yù)測(cè)

將本文得到的耗電量結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際設(shè)備配置、訂購(gòu),將會(huì)產(chǎn)生非常顯著的效益,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(dú)立無(wú)線基站,基站規(guī)模為單載頻。

我們首先根據(jù)試驗(yàn)得到的耗電量數(shù)據(jù)計(jì)算出需配置設(shè)備如下:

設(shè)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(jù)Z公司提供的耗電量數(shù)據(jù)計(jì)算出需配置設(shè)備如下:

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

6、結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)各典型廠家推出的3G移動(dòng)基站無(wú)線設(shè)備耗電量進(jìn)行了實(shí)測(cè),通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到設(shè)備實(shí)際耗電量,為3G基站機(jī)房電源設(shè)備配置提供了更準(zhǔn)確的參考,可以節(jié)約大量的設(shè)備投資。

由于3G網(wǎng)絡(luò)尚未展開大規(guī)模建設(shè),3G無(wú)線設(shè)備目前僅在少量試驗(yàn)站點(diǎn)安裝,故本次測(cè)試采集的數(shù)據(jù)有限,從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度來(lái)看,以上結(jié)果只是接近普遍值。為了得到更加準(zhǔn)確的3G移動(dòng)基站無(wú)線設(shè)備耗電參數(shù),需進(jìn)一步做以下工作:

a)在大規(guī)模3G建設(shè)前對(duì)最終選型的設(shè)備做耗電實(shí)測(cè),測(cè)的數(shù)據(jù)作為電源建設(shè)方案的依據(jù);

b)3G網(wǎng)絡(luò)投運(yùn)后,根據(jù)情況可考慮對(duì)在網(wǎng)設(shè)備做實(shí)際運(yùn)行條件下的耗電實(shí)測(cè),測(cè)的數(shù)據(jù)可作為前期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的補(bǔ)充和修正(由于可能會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行,故不適合做大規(guī)模實(shí)測(cè));

c)利用運(yùn)營(yíng)商維護(hù)部門的紀(jì)錄數(shù)據(jù),經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析,得到實(shí)際耗電相對(duì)理論耗電的各種分布情況加以驗(yàn)證,從而得出最終的準(zhǔn)確耗電參數(shù)。

作者:李鑫成 嚴(yán)華



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