5G无线网络供电方案探讨

2019年被认为是5G商用元年，5G网络的复杂性对供电系统的部署难度、能耗、可靠性及运营等带来新的挑战。

5G网络架构及主要特点

5G网络由于业务特性的原因，相对于4G网络有较大的变化。其中，5G核心网体现出两大特点，一是DC化，二是分级架构。而5G无线网络将BBU分解为CU和DU两个部分，使得5G时代的无线网络较4G更加灵活，也更加复杂，具体的网络架构详见下图。

图1：5G网络架构

三级DC架构：按业务特性，在不同位置部署逻辑网元，支持DC内和DC间资源共享，跨地域一张网。

DU和CU分离：将BBU按照功能分为DU和CU两个物理部分，部署更加灵活。

RRU和天线合一为AAU：AAU/DU/CU灵活部署，满足业务多样化需求。

在5G无线网络部分，CU和DU拆分后，AAU/DU/CU可以实现灵活部署，满足业务多样化需求。比较常见的有三种部署方式：D-RAN方式，CU云化&DU分布部署，CU云化&DU集中部署，具体结构详见下图。

一般来说，D-RAN部署主要适合于前期快速进行广域范围，CU云化&DU集中部署比较适合于城市热点区域的覆盖。

图2：5G无线网络部署方式

5G无线网络供电方案探讨

5G网络的复杂性对供电提出了新的挑战。首先，5G无线设备由于通道数大大增加，站点设备功耗相对于4G网络有较大幅度的增加。例如，一个比较典型的S111宏站，功耗由4G网络的1200W左右上升到5G网络的4000W左右，功耗大幅增加，这给电力引入和站址选择带来了新的挑战和困难。其次，5G站点的功耗大幅增加，且同等网络覆盖，站点密度也会增加，整个网络能耗非常大，因此对设备的效率提升和节能提出更高的要求。此外，5G网络与原来的网络共存，站点数量进一步增加，且设备种类也大大增加，对运营管理带来更大的挑战。最后，5G网络除了无线宽带业务外，还会有超高可靠、超低时延的URLLC业务，因此对供电的可靠性提出了更高的要求。基于此，中兴通讯对5G网络供电方案的思考如下。

D-RAN场景的供电方案

D-RAN是4G网络最常见的无线网络部署方式，5G网络中也会延续使用，它将DU/CU/AAU放在同一个物理地址，可以用一套电源产品对所有设备进行供电，相对来说产品比较成熟，使用较多。该方案中直流输出线缆要求16mm2，如果采用6mm2或10mm2的直流线缆，需要在直流电源输出侧增加DC/DC升压插箱，将48VDC升压到57VDC供给AAU设备。

图3：D-RAN场景的供电方案

CU云化&DU分布部署场景的供电方案

CU云化&DU分布部署是将CU放置在DC机房中，DU分布部署，组成多个基站，供电方式相对复杂，比较常用的有集*电和分散供电。

集*电是使用一套电源系统对DU和AAU进行供电；分散供电是用多套电源系统分别给DU和AAU进行供电。具体供电方案如下图所示。

图4：CU云化&DU分布部署场景的供电方案

CU云化&DU集中部署场景的供电方案

CU云化&DU集中部署是将CU放置在DC机房中，DU集中部署在同一个物理站址，通过光纤拉远至远端AAU组成基站，比较常用的有集*电和分散供电。

图5：CU云化&DU集中部署场景的供电方案

集*电还是分散供电，最核心的考虑因素是成本，应该采用综合成本最低的方案。综合成本包括3个方面：设备成本、工程成本、运营成本，同时要结合现网的电网和电力引入条件等进行综合考量，合理选择供电方案和产品。

集*电：设备成本低、工程成本高（主要是拉远线缆和施工）、运营成本低

分散供电：设备成本高（主要是因为数量多）、工程成本低、运营成本高（主要是维护成本高）。

表1：分散供电和集*电的优劣势分析

一般来说，集中度高且数量多的区域采用集*电更划算，而设备分散的区域适合采用分散供电。

中兴通讯5G供电方案，针对5G网络不同的场景和业务特点，可有效满足运营商实现快速、高效、智能的供电系统部署，全力为5G赋能。