【5G新时代下的“新基站”建设探究7300字（论文）】

第1章引言II5G新时代下的“新基站”建设探究目录8887摘要 23298第1章引言 1273851.1无线通信系统发展历史 1258091.25G基站类型 1304321.35G基站设备 2200031.3.1BBU 2152251.3.2AAU 219911.3.3DCDU 3237721.45G发展趋势 32774第2章5G电源系统 5101572.15G电源系统所面临的问题 544882.25G电源系统解决方案 5135102.2.1市电改造 57132.2.2开关电源改造 689522.2.3电池改造 620343第3章5G基站设备安装 7245223.1天面建设 7303523.2近端机房 8326263.2.1设备安装 8204433.2.2布线 9259493.2.3电源 9309323.3BBU池机房 9189243.3.1设备安装 9240243.3.2布线 10203283.3.3电源 10271183.4设备安装要点 1010031第4章结语 1231135参考文献 13第1章引言1.1无线通信系统发展历史上世纪80年代，世界上第一代无线通信系统诞生，1G时期最具代表性的产品就是大哥大，他是基于模拟信号的一种通信方式与当时的有线通信系统一致。第一代无线通信系统，覆盖范围小、易受干扰、音质低、信号不稳定，因此，第二代通信系统出现了。2G与1G最主要的差别就是2G是使用数字信号传输的。2G可承载数字化的语音业务，但是人们渴望能在手机上上网，故2.5G就出现了。2.5G提供的数据业务开创了移动通信的新领域，手机上可以浏览网页、看图片，手机QQ也便是这时候兴起的。2.5G宽带速度慢，一些大文件就无法查看，因此，3G就呼之欲出了。相比于2.5G无线通信系统3G无线通信系统有更大的宽带，更高的速率，出现移动互联网，智能手机也随之问世，微博、微信等其他手机APP也开始兴起。人们追求更高速度的上网环境，于是4G来了。4G具有高速度、低延迟的特点，满足人们在手机上看高清电视的需求，还能玩电竞游戏，短视频、直播也迅速崛起。4G无线通信系统采用了MIMO技术提高了频谱复用频率因此通信速率相比于3G无线通信系统提高了10倍为接下来5G无线通信系统的发展奠定了技术基础。随着2019我国5G牌照的颁发，我国正式步入了5G时代，在5G网络的加持下终端下载速率将高达10Gbps。在未来，VR、无人驾驶、远程医疗技术等将变为可能，5G大容量低延迟的特点将满足物联网的需求。1.25G基站类型5G无线通信系统核心的组成部分是5G基站，根据设备的不同物理形态和功能，它可分为宏基站设备和微站设备这两大类。在基站建设方面采用“宏基站为主，小基站为辅”来提升网络覆盖。宏基站设备发射功率高，容量较大，多用于室外广覆盖场景，但是建设宏基站成本高，覆盖范围相对有限，性价比不高，故会采用体积小、易部署的小基站配合组网，适合小范围精准覆盖，以保证5G网络的无缝覆盖以及提升信号强度从而优化用户的体验，并且保证覆盖盲区也拥有理想信号覆盖。5G基站的重构可分为三个部分：CU、DU和AAU。将BBU拆分为CU和DU两个模块，其可以根据不同需求进行灵活部署，节约运维成本。其中CU为集中单元，处理非实时业务，融合了部分核心网功能下沉和边缘应用业务部署，DU为分布式单元，处理实时业务。CU/DU分离部署能够实现基带资源的共享，有利于实现切片和云化无线接入，满足5G复杂网络环境下的站点协同问题。原RRU与4G天线合并为AAU，并整合多个T/R单元[1]。1.35G基站设备5G基站由主设备，GPS系统，天馈系统构成，其中基站主设备由BBU和AAU组成，采用DCDU供电。BBU主要负责基带数字信号的处理，其功率比较稳定，不会随着业务负荷增大而增大AAU的主要功能是信号发射，其原理是先将基带数字信号转化为模拟信号，通过调制模块将转化好的模拟信号调制成高频信号，再通过功放模块将其功率放大然后由天线进行信号发射，其功耗随着负荷的增加而增大。1.3.1BBUBBU为基带处理单元，采用模块化设计，包括监控单元、电源模块、星卡时钟单元、主控传输单元、信道处理板和风扇等模块。各个模块又由各个系统组成，其中包括监控子系统、基带子系统、时钟子系统、主控子系统、传输子系统、互联子系统和整机子系统。BBU的主要功能如下：通过物理通信接口与核心网进行连接以此实现信号传输等功能，完成信息交互。为系统提高同步时钟信号以及BBU在LMT或DOMC920连接的维护通道。完成操作维护、上下行数据的处理、环境监测、信令处理和资源管理以及集中管理整个基站系统。BBU是一个19英寸宽，2U高的小型化的盒式设备，一般都安装在19英寸的机柜中，宜采用机柜两侧安装导轨或托板方式进行支撑，设备两侧与机柜立柱应通过螺丝进行固定，BBU占位2U，与每个设备之间预留1U散热。BBU共有8个槽位，槽位的编号从0号至7号，其中0号至5号槽位插基带板，6号和7号槽位插主控板。如果是新增5G天线且没有4GMIMO反开，则直接加一块5G基带板和一块5G主控板，但如果是有4GMIMO反开还需再加一块4G3D-MIMO基带板。1.3.2AAUAAU为有源天线处理单元，在MassiveMIMO的加持下，可以实现192个天线单元，同时进行64路发射和接收信号，发射通道多，空分复用率强，降低传输损耗，大幅提高速率，提高网络整体性能，且减少了塔上的设备数量，降低馈线复杂程度，简化了站点部署。AAU在不同场景下建设方式也不同，天面空间充足时，通常安装在角钢塔，楼顶抱杆等；天面空间紧张时可以安装在楼顶新增高塔，女儿墙附墙杆上等；无法新增天面时可安装在美化罩、拉线塔上等。所有AAU的安装都需要根据安全评估的结果，如果条件允许，可直接在原塔结构上增加天线支架安装AAU。安装AAU时必须满足防雷要求，如果抱杆的顶部超过AAU顶部的距离小于30厘米，或者AAU的安装点不在避雷针的保护范围内就必须增加避雷针，且保证避雷针高出AAU顶部30厘米，设备必须在避雷针45°范围保护内。AAU调整下倾角时一般最小不小于3°，最大不大于15°。1.3.3DCDU直流电源分配单元DCDU，它可以给AAU和BBU集中供电，根据不同设备，所提供的输出口端子不一样。电源接入开关之后必须经过整流模块经空气开关接入DCDU中，然后由DCDU对电流进行分配给基站设备使用。倘若并联两路空气开关给同一个DCDU供电那必须由同一个电源系统输出，大小、型号等必须同一规格，且输入电流的规格也必须完全一样。DCDU是一个1U高的配电盒，通常安装在19英寸的柜体上，宜采用柜体两侧安装导轨或托板的方式进行支撑，柜体两侧的设备用螺钉固定。DCDU占位1U与每个设备之间预留1U散热。1.45G发展趋势随着人们对移动通信技术的需求日益增长，5G通信技术已成为新一代移动通信标准。5G的传输质量、利用能效、安全性等方面将会超越以往的通信技术，5G移动通信系统解决了以往通信技术存在的信号不稳定、传输速度慢等问题，随着各种智能技术的不断突破，5G移动通信系统的智能化程度将日益提高，未来将有更多的高科技应用来满足用户的使用需求。随着5G通信技术的进一步发展，将解决地下、室内等信号覆盖盲区，实现信号全覆盖，使网络通信环境更加科学合理，从而推动一大批移动业务快速发展。5G要发展其他方面的业务或是给用户更加良好网络体验，以因特网为载体，5G技术能够最大限度地满足云计算的需求，因特网技术将成为未来通信技术发展的平台。因特网是全球产业变革和世界创新的助推器，全球技术创新、产业变革、产品创新等都要依靠因特网技术进行全面升级，全球产业将进入一个创新、绿色、共享、开放的数字经济时代。而在互联网的基础上扩展延伸并融合了通信、电子、计算机的技术便出现了物联网。通过通信感知技术，如信息识别技术和智能感知技术，物联网广泛应用于各个领域，如智慧出行可以借助物联网技术，将交通和互联网信息进行融合，提高人们出行效率和减少能源污染；智慧医疗可以通过智能设备、智能诊断等来快速准确地掌握患者的生命体征，还可以实现远程会诊、远程影像诊断、5G医院管理等；智能电网以SA切片为基础，智能分布配电，加强变电运行监护和电网情况感知，监测输电线路，采用5G纵差保护和基站采用削峰填谷供电，使停电时间由分钟级降到秒级甚至毫秒级；智慧城市应用物联网技术将城市的公共设施和服务相结合，优化城市服务，提高城市管理效率，提高人们的幸福指数感等。物联网的主要功能是全面拓展互联网应用边界将更多的资源引入到互联网环境中，逐步实现物理资源数字化从而构建更大更广的互联网领域。第2章5G电源系统第2章5G电源系统在5G基站的建设中，电源是一个重要的设备。如何改造现有的电源设备使之更适合5G基站的使用需要，这是龚戈勇和丁远两人在其题为《5G基站电源改造的解决方案》一文中阐释的重点[2]。一般情况下，基地电源系统包括交流供电部分和直流供电部分。交流供电部分由一路电力、一路移动油马达、电涌保护器和交流配电箱组成；直流供电部分由高频开关组合电源和两组或一组蓄电池组成[3]。2.15G电源系统所面临的问题随着5G时代的到来，用户享受到更快的网络速度，但5G设备频段高、功耗大，给5G电源系统带来了巨大的挑战，如何降低其功耗成为一个大问题。由于AAU新增较多，5G基站的功耗会随着负荷的增加而增加，单个5G基站的功耗比4G基站高出3~4倍，功耗倍增，相应的电费也会翻倍，如何降低电费产生的运营商头疼的问题，导致5G扩容需求迫切，也是网络建设的难点。5G供电能力面临三大问题：一是电力容量不足，成本高昂，扩容困难；二是多数机房开关电源容量接近饱和，需要扩容或重建，但机房空间有限，容量不能满足电池扩容要求；三是现有供电电压低，传输距离短，蓄电池容量不足，5G部署受到限制。2.25G电源系统解决方案2.2.1市电改造基站市电建设时，在市场用电量增加过少的情况下，应申请扩大用电量。为降低大容量铁锂电池的市场需求，可引进铁锂电池，降低大容量铁锂电池的引入成本，5G基站的大容量铁锂电池将根据基站平均功耗进行智能控制，在峰值时与铁锂电池同时放电，在波谷时将基站平均功耗进行充电。对偏置基站、市电建设和改造费用较高的地区，可适当放宽电缆降压损耗，采取多种措施降低成本[4]。2.2.2开关电源改造由于5G无线主设备耗电量增加，可采用室内刀片式供电方案，配合主要设备，满足5G设备的功率需求。在对-48V电源系统进行改造时，若开关电源容量能满足新设备的要求，只需增加整流模块进行扩充；若开关电源容量不能满足要求，则需更换开关电源。对户外AAU牵引站，可采用分布式供电方案，就近为AAU供电，根据需要将交转直模块和锂电池嵌入AAU牵引站，与AAU同装，实现零占用空间，方便快速部署，解决了传统AAU牵引站存在的场地协调困难、租金昂贵、进场难等问题。一般而言，是不会在原有的电源系统中增加新的设备，如果现有的集成开关电源接入系统超过3个，建议增加一个集成开关电源。若现有集成的开关电源接入系统不到3台，满足安装条件时可直接添加设备，设备空间不足时需添加新设备机柜。2.2.3电池改造在不同的场景中，根据基站的重要性、市场用电的可靠性以及运行容量和机房状况，不同场景下基站电池的备用时间是不同的。一般而言，城市和农村基站的电池预留时间应大于2小时，农村基站应大于4小时，边远山区基站应大于6小时。对某些偏远农村地区的基站以及部分重要基站，应适当增加蓄电池的备用时间。当5G设备增加时，新的高容量电池将应用于没有足够空间或容量已达到负载状态的备用站点，而新的铁锂电池将应用于没有足够空间或容量已达到负载状态的站点。与常规铅酸蓄电池相比，铁锂电池质量更轻、体积更小，能有效解决机房空间不足、负荷限制等问题。可根据5GAAU已有的-48V电源配置距离，适度增压，提高电源可用性。第3章5G基站设备安装第3章5G基站设备安装本章结合作者毕业实习阶段在企业实际参与的具体工程项目进行阐述。本项目属于福建省厦门湖里区2020年5G主设备新增扩容二期工程，取其中的厦门湖里——殿前六路B-HRHH基站来进行分析讨论。本期新增3副5G定向天线，利旧BBU，利旧DCDU，利旧GPS天线，利旧四功分器。3.1天面建设本工程需拆除整合天面，在屋顶的3根6米抱杆上，分别把原有的FDD900天线，原馈线接至FDD4+4天线内，拆除原DCS1800天线，原位新增FDD八端口天线。利旧本期拆除FDD4口天线空出来的抱杆，安装3副5G定向天线AAU5636，安装AAU时安装件上印着“UP”的安装在抱杆上方，印着“DOWN”的安装在抱杆下方。各个扇区的5G方位角、下倾角和天线高度的数据详情见天线参数表3.1。表3.15G天线参数表扇区方位角天线高度电调下倾角机械下倾角CELL140°27m4°8°CELL2130°27m4°8°CELL3200°27m4°8°各小区每根光缆所需要的长度估算如下：CELL1：50m；CELL2：60m；CELL3：35m；各小区每根电源线所需要的长度估算如下：CELL1：50m；CELL2：60m；CELL3：35m。（1）电源线布放AAU电源线从馈线窗出来后沿室外L型角钢路由布放，每隔1米使用黑扎带固定一次，到抱杆处沿抱杆使用黑扎带固定，向上延伸接入AAU设备，注意电源线需套PVC管保护。（2）接地线布放直流AAU电源线的接地线采用16mm²接地线，必须保证三点接地，第一接地点在AAU侧位置的接地热镀锌扁钢，接地线路由：从电源线第一接地点沿抱杆向下使用黑扎带固定至热镀锌扁钢。第二接地点位于线缆40米处，接地线路由：从电源线第二接地点沿走线架使用黑扎带固定至热镀锌扁钢，每隔1米使用黑扎带固定一次。第三接地点在进机柜前接至地排，接地线路由：从电源线第三接地点沿走线架至室外地排，每隔1米使用黑扎带固定一次。AAU外壳应通过接地线就近与抱杆接地热镀锌扁钢或楼面避雷带做可靠连接，并做防锈处理。路由从AAU沿抱杆向下使用黑扎带固定至热镀锌扁钢上。（3）信号线布放AAU野战光缆从馈线窗出来后沿室外L型角钢路由布放，每隔1米使用黑扎带固定一次，到抱杆处沿抱杆使用黑扎带固定向上，接入AAU设备，需套PVC管保护。（4）AAU及天线接头连接处必须做防水密封处理，可用1层长20cm以上的防水1层胶带加2层胶泥加3层防水胶带且两端用黑扎带扎紧或用热缩管做防水密封处理。3.2近端机房3.2.1设备安装本站采用BBU+AAU拉远建设方式，本期利旧BBU型号BBU5900，安装于望龙铁通机房BBU池内，站址位于：福建省厦门市湖里区殿前街道北站社区殿前六路1111号七层天面，站址东经E：118.104322°，北纬N：24.533075°。本站为共址新建宏站，新增1套华为5G设备，AAU型号为AAU5636，5G站型配置S1/1/1。新增1套华为EPU3.0设备安装于综合备柜内。站内有1组300Ah蓄电池，该蓄电池启用时间为2018年6月；现有开关电源负载电流为32A，经设计测算，本期工程完成后的总负载为95A。建设后蓄电池后备时长预计达到1.8小时，满足设备放电时长1小时要求。机房外室外部分电源线及野战光缆无室外走线架和L型角钢走线的部分要套PVC管布放。3.2.2布线电源线布放：开关电源至华为EPU3.0的电源线从开关电源沿着电源柜内部左侧的走线槽垂直向上，沿走线架靠设备背面侧进行布放，每隔一个横铁捆绑一次。布放到综合柜上方后垂直向下至综合柜内，沿着综合柜内部左侧的走线槽布放，机柜内部使用扎带每隔2U绑扎一次，直至DCDU-12B设备。多余线扣需剪除。从华为EPU3.0引出至AAU的电源线电源线沿着综合柜内部左侧走线槽布放，机柜内部需用扎带每隔2U绑扎一次，再向上垂直布放到室内水平走线架，沿水平走线架靠设备背面侧进行布放，每隔一个横铁捆绑一次直到馈线窗外侧。接地线布放：华为EPU3.0设备的接地线可直接接至综合柜左侧上方的柜内防雷接地铜条上，地线沿着综合柜内部左侧U槽布放，使用扎带每隔2U绑扎一次，接地线与接地铜条的连接必须紧固，符合工艺要求。信号线布放：从无源波分引出至AAU的野战光缆应沿着综合柜内部右侧走线槽布放，再向上垂直布放到室内水平走线架，机柜内部使用扎带每隔2U绑扎一次，沿水平走线架靠设备正面侧进行布放，每隔一个横铁捆绑一次直到馈线窗外侧。3.2.3电源本期工程新增1套直流分配单元EPU3.0，需从电源柜内利旧铁塔替换新增1个100A空开和1个原有100A空开引接。在高频开关电源处2个100A的空开分别用1条1×16mm²电源线连接到EPU3.0，再从EPU3.0处分别用2条2×6mm²电源线分别连接到3个AAU，为AAU供电。3.3BBU池机房3.3.1设备安装本基站为共址BBU池机房站点，BBU池为望龙铁通机房，BBU池地址在福建省厦门市湖里殿前街道高殿社区殿前社1776-2保安亭对面，BBU池东经E118.098908°，北纬N24.533604°。本期利旧1台华为5GBBU主设备，型号为BBU5900，在利旧BBU上新增一块5G基带板，5G站型配置S1/1/1，安装于综合柜内。本站本期BBU池机房利旧华为1套DCDU-12B设备，安装在综合柜内，利旧1个四公分器01设备，安装于机房走线架上。利旧1架开关电源，配置12块50A整流模块，原有负载75A，经设计计算，本期预计新增负载约78A，满足N+1模块需求；本站利旧2组铁锂500AH蓄电池，蓄电池后备时长约为10小时，满足本期1小时放电时长；本站BBU池机房外室外部分电源线及野战光缆无室外走线架和L型角钢走线的部分要套PVC管布放。3.3.2布线信号线布放：从无源波分引出至BBU的野战光缆应沿着综合柜内部右侧信号线槽布放后再向上垂直布放到室内水平走线架，机柜内部使用白扎带每隔2U绑扎一次，沿水平走线架靠设备正面侧进行布放，每隔一个横铁捆绑一次直到BBU。3.3.3电源本期工程利旧DCDU无需从开关电源内给直流配电端子引接。在开关电源处利旧2个63A的空开分别用1条ZRVV-1KV-1×16mm²电源线连接到DCDU-12B，再从DCDU-12B处的6、7口分别用1条ZRVV-1KV-1×4mm²电源线连接到BBU，为BBU供电。3.4设备安装要点（1）各交流线、直流线、传输线应分开绑扎，做到三线分离，各类线缆布放应尽量避免交叉，转弯处要有弧度，弯曲半