3G典型無線設(shè)備耗電實測研究

1、前言

根據(jù)歷年的工程、維護(hù)經(jīng)驗，設(shè)備廠家提供的設(shè)備耗電量往往與實際運行中實測耗電量相差較大，這一差別對規(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方面：

a）增加了工程投資。由于耗電量基數(shù)的增加，配置的整流器數(shù)目會相應(yīng)地增加。同時為滿足相同放電小時數(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，計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，并且需要購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。

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，所需基站機房的樓板負(fù)荷也相應(yīng)加大。現(xiàn)在移動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)換效率也會隨著降低。這不僅造成了能源的浪費，也增加了維護(hù)費用（設(shè)備維修費及電費等）和維護(hù)的難度。

由上可知，有必要在3G建設(shè)正式展開之前完成對3G基站主要廠家設(shè)備實際耗電的測試分析工作，為機房電源建設(shè)提供準(zhǔn)確參考。

2、3G移動基站無線設(shè)備耗電實測方案

測試地點為廣州、東莞等地，測試對象為Z公司、H公司、A公司等的3G基站無線設(shè)備。各廠家設(shè)備測試站點如表2.1所示：

表2.1測試站點分布表

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

2.1測試原則

a）對業(yè)務(wù)信道模擬負(fù)載進(jìn)行測試，負(fù)載點設(shè)為0%（空載）、50%、80%、100%（滿載）。

b）測試過程選用同一套儀表；

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

2.2測試原理

a）無線設(shè)備功耗測試原理

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

圖2.1 3G基站設(shè)備功耗測試原理圖

b）無線設(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，分別測試記錄3G基站設(shè)備的功耗。

2.3測試步驟

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)對應(yīng)的負(fù)載值無誤；

c）不同的負(fù)載值條件下進(jìn)行測量，分別做好記錄。

3、3G移動基站無線設(shè)備耗電實測結(jié)果及分析

3.1測試結(jié)果

測試結(jié)果如表3.1所示：

表3.1 3G耗電測試結(jié)果表

3.2結(jié)果分析

通過本次對不同廠家3G基站設(shè)備的功耗測試結(jié)果的分析，可以得到以下幾個方面初步結(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，實測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時設(shè)備功耗無明顯的差別，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，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)備功耗均會隨著無線設(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架總功率的17%～36%。

3.3測試結(jié)論

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

表3.2 3G工程設(shè)計基站設(shè)備功耗取值建議

注：上表中推薦的功耗取值，已在實測功耗平均值的基礎(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基站無線設(shè)備的電源配置時，可以考慮按無線機架的載頻數(shù)滿負(fù)荷值進(jìn)行初始配置，在后續(xù)擴(kuò)容過程中按實際負(fù)荷核實。

4、基站電源設(shè)備的配置

通過表3.2中的無線設(shè)備單位耗電量和移動基站的安裝規(guī)模，我們可以計算出整個基站的耗電量。根據(jù)中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD5040-1997《通信電源設(shè)備安裝設(shè)計規(guī)范》，參照原郵電部設(shè)計院頒布的“通信電源電信工程設(shè)計手冊”。具體的設(shè)備計算方法如下：

4.1蓄電池的配置

移動基站的蓄電池按三小時放電率配置，蓄電池的總?cè)萘繎?yīng)按以下公式計算：

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——放電小時數(shù)（h），取3；

η——放電容量系數(shù)，取0.75；

t——實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，按15℃考慮，無采暖設(shè)備時，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嬎?，并?yīng)考慮近期擴(kuò)容的要求。

4.2整流器的配置

移動基站絕大多數(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，1只備用；n＞10時，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

將本文得到的耗電量結(jié)果應(yīng)用于實際設(shè)備配置、訂購，將會產(chǎn)生非常顯著的效益，下面以一個典型基站為例進(jìn)行說明：

假如：新建1個Z公司3G獨立無線基站，基站規(guī)模為單載頻。

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

設(shè)備耗電量：35.5A/48V

蓄電池：212Ah（實際需配置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)計算出需配置設(shè)備如下：

設(shè)備耗電量：64.5A

蓄電池：390Ah（實際需配置400Ah）

需配置整流器容量：5x30A

按照當(dāng)前市場一般價格：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(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10000個，其中有1000個為3G獨立新建站址，僅新建站部分即可節(jié)約配套電源投資約1000萬元人民幣，效益相當(dāng)可觀。

6、結(jié)束語

本文針對各典型廠家推出的3G移動基站無線設(shè)備耗電量進(jìn)行了實測，通過對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到設(shè)備實際耗電量，為3G基站機房電源設(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無線設(shè)備目前僅在少量試驗站點安裝，故本次測試采集的數(shù)據(jù)有限，從統(tǒng)計學(xué)的角度來看，以上結(jié)果只是接近普遍值。為了得到更加準(zhǔn)確的3G移動基站無線設(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)前對最終選型的設(shè)備做耗電實測，測的數(shù)據(jù)作為電源建設(shè)方案的依據(jù)；

b）3G網(wǎng)絡(luò)投運后，根據(jù)情況可考慮對在網(wǎng)設(shè)備做實際運行條件下的耗電實測，測的數(shù)據(jù)可作為前期實測數(shù)據(jù)的補充和修正（由于可能會影響到網(wǎng)絡(luò)運行，故不適合做大規(guī)模實測）；

c）利用運營商維護(hù)部門的紀(jì)錄數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計分析，得到實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(zhǔn)確耗電參數(shù)。

作者：李鑫成 嚴(yán)華