无线通信基站蓄电池差异化配置的探讨

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摘要：无线通信基站是移动通信系统的基本组成部分，其后备电源如何配置既关系到基站的稳定运行，也关系到基站的建设成本和资源的有效利用。本文主要探讨基站中蓄电池的差异化配置问题，首先介绍了基站直流供电设备的组成及工作原理，其次阐述了蓄电池的配置原则，然后分析了影响蓄电池配置的几种因素，最后提出了一种在综合各种因素情况下蓄电池的差异化配置策略。

关键词：无线通信基站；蓄电池；差异化配置

中图分类号：TU441文献标识码： A

一、引言

伴随着我国4G时代的到来，无线通信基站又将开始新一轮的大建设。无线通信基站作为移动通信系统的基本组成部分，其稳定性直接影响到移动通信的质量。在基站的日常运行中，除设备故障和传输光缆中断等问题，基站停电一直是影响基站稳定工作的主要原因，故大部分的无线通信基站均配备有后备电源（蓄电池、UPS、油机），但对于不同的基站，如何差异化的配置后备电源，实现对资源的高效利用，减少资源浪费，这是在基站的建设中需要认真考虑的问题。本文将主要针对无线通信基站直流供电系统中蓄电池的差异化配置问题进行分析。

二、无线通信基站直流供电设备的组成

当前的无线通信基站组网，主要采用宏蜂窝和射频拉远相结合的方式。射频拉远基站组网比较灵活，其主设备一般采用220V交流供电，不配置后备电源或配置UPS等后备电源，故一般不需要机房。宏蜂窝基站主设备一般采用-48V组合式开关电源系统。直流供电系统由高频开关组合电源机架中的整流模块、直流配电单元以及两组-48V阀控密封铅酸蓄电池等组成（受基站实际条件限制，部分基站只配置一组蓄电池），宏蜂窝基站内设备较多，一般需要机房。

1、直流供电系统的运行方式

基站直流供电系统采用全浮充供电方式，即开关电源与蓄电池组并联浮充供电。市电正常时由开关电源对基站无线设备、传输设备供电，同时对蓄电池进行浮充；当市电停电油机未供电前由蓄电池组放电供通信设备用电；在油机供电或市电恢复后，开关电源在对设备供电的同时对蓄电池进行均衡充电（先限流后恒压），并最终恢复开关电源与电池组并联浮充的供电方式。

2、二级负载脱离装置（二次下电功能）

直流配电系统优先保证对传输设备的供电。市电停电后至市电恢复前的蓄电池放电过程中，当电池组放电电压达到开关电源中设定的一次下电电压时，由开关电源将基站设备脱离出供电系统以保证传输设备继续供电；当电池放电电压达到开关电源中设定的二次下电电压时，开关电源将剩下的传输等设备脱离供电系统，避免电池组深放电引起损坏。

三、无线通信基站蓄电池的配置原则

根据当前我国通信运营商的指导意见和工程设计原则，无线通信基站蓄电池的配置原则如下：

1、选用阀控式密封铅酸蓄电池。

2、室外电源系统的蓄电池组容量宜按近期负荷配置。

3、室内电源系统的蓄电池组的容量应按近期（1-2年）负荷配置，依据蓄电池的寿命，适当考虑远期发展。

4、高频开关电源直流供电系统的蓄电池一般设置2组。

5、－48V/200Ah及以下容量优先采用12V系列蓄电池配置方案,－48V/200Ah 以上容量一般采用2V系列蓄电池配置方案。

6、不同厂家、不同容量、不同型号、不同时期的蓄电池组严禁并联使用。

7、蓄电池后备放电时间：参考YD/T5040-2005《通信电源设备安装工程设计规范》要求，电池的容量根据电池的维护时间进行计算。

无线基站配置的蓄电池总容量计算公式如下：

其中：Q：蓄电池容量(Ah)；

K：安全系数，取1.25；

I：负荷电流(A)；

T：放电小时数(h)；

η：放电容量系数(根据设计规范取值)；

t：实际电池所在地的环境温度数值(当地无采暖设备时，按5℃考虑)；

α:电池温度系数(1/℃)，当10>放电小时率≥1时，取α＝0.008。

表1 电池放电容量系数(η)表

四、无线通信基站蓄电池的差异化配置

1、影响蓄电池配置的因素

根据无线通信基站蓄电池配置的原则和蓄电池总容量计算公式可以看出影响蓄电池配置的因素主要有两点：

A、蓄电池放电负荷电流

蓄电池放电负荷电流主要取决于基站直流用电设备的耗电量，该数值需要根据各基站设备的配置情况进行计算。一般基站的直流用电设备包括无线主设备和接入传输设备，以某通信运营商基站设备配置情况为例（不考虑多个运营商共享一个机房和直流供电设备的情况），一个机房的无线主设备一般为2G~4G三套设备，接入传输设备为SDH和IPRAN并行，蓄电池放电负荷电流如下表所示：

表2 蓄电池放电负荷电流算法

电流（A） 备注

无线设备 20~60 按2G~4G三套设备考虑

传输设备 20~40 按SDH与IPRAN并行考虑

合计 40~100

B、蓄电池后备放电时间

蓄电池的后备放电时间是指市电停电或开关电源模块全部损坏后电池为设备供电时间。该数值需要根据基站电网质量、基站重要程度、一般故障恢复时间等要素决定。

a)基站电网质量

基站电网质量，一般以故障停电平均持续时间，供电可靠率等指标来衡量。依据基站所在地区的供电条件，线路引入方式及运行状态，将市电的供电方式分为四类。从一至四类，供电可靠性依次降低，所需要的蓄电池后备放电时间依次升高。黑龙江地区的基站一般是三类供电质量，个别较偏远的乡镇农村基站为四类供电质量。

b)基站重要程度

运营商一般以基站的覆盖区域、承载业务和传输节点类型等方面来衡量基站的重要程度。覆盖重要区域、承载VIP业务和传输骨干节点基站的重要程度较高，所需要的蓄电池后备放电时间较高。

c)一般故障恢复时间

一般故障恢复时间是指基站内供电系统出现故障到恢复工作所需要的时间，主要是指开关电源模块损坏等问题，一般故障恢复时间与诸多因素有关，如从出现故障导致蓄电池开始工作到基站维护人员进入基站的时间，电源设备的平均故障修复时间，以及电源设备的平均故障间隔时间。目前各厂家电源设备的平均故障间隔时间均较长，且设备的修复多采用更换器件的方式解决，因此基站维护人员进入基站的时间是决定一般故障恢复时间的主要因素。该时间主要由基站所处的位置以及进入基站的难易程度决定。

2、蓄电池的差异化配置策略

为了降低基站的建设成本和实现对资源的有效利用，基站蓄电池的配置应采取差异化的策略。在确定了基站直流用电设备耗电量的基础上，应综合考虑影响蓄电池后备放电时间的因素，可按如下步骤考虑：

1）根据一般故障恢复时间，主要考虑基站维护人员进入基站的时间，设置一个蓄电池的后备放电时间。例如：某市区基站距维护中心路程为40分钟，且进站协调均较容易，可据此设置后备放电时间为1小时。

2）对基站的重要程度进行分类，按照不同的类别增加不同的后备放电时间。例如：将基站分为重要基站、较重要基站和一般基站三类，需要相应增加的后备放电时间为2小时、1小时和0小时。

3）根据电网质量，为基站设置需要的最小后备放电时间。例如：三类市电供电方式平均故障持续时间≤8小时，按该时间的50%设置最小后备放电时间为4小时。

4）综合上述三步，将1）和2）的时间相加，与3）进行比较，取最大的值。

以某运营商基站为例，放电负荷电流为100A，市区基站，进站便捷，重要程度为一般基站，三类供电方式，综合上述步骤后备放电时间设置为4小时。根据蓄电池容量计算公式，可以得到需要的蓄电池容量为753AH，即需要2组400AH的蓄电池。

五、结论

对基站的后备电源进行差异化配置，可以有效的降低基站建设成本和实现资源的有效利用。在实际的网络建设中，各位电信业工作者只有秉着高度负责的精神，对地理位置分散、建设种类繁多的基站进行认真分析，综合考虑，才能真正将基站后备电源差异化配置的工作落到实处。

参考文献：

【1】原信息产业部.《通信局（站）电源系统总技术要求》.2000

【2】原信息产业部.《通信电源设备安装工程设计规范》.2005