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3G典型无线设备耗电实测研究

作者:时间:2017-06-13来源:网络

1、前言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201706/357023.htm

根据历年的工程、维护经验,设备厂家提供的设备量往往与实际运行中实测量相差较大,这一差别对规划和维护工作造成了一定的负面影响,其主要反映在以下几个方面:

a)增加了工程投资。由于量基数的增加,配置的整流器数目会相应地增加。同时为满足相同放电小时数所需配置的蓄电池总容量也随着增大。反映在交流配电方面,在新建基站时,计算出的基站所需的交流功耗也需相应增加,这样基站就需要交付更多的市电增容费,并且需要购置更大容量的交流设备(如交流变压器及交流配电箱等)。以上这些均造成了投资资金的浪费。

b)增加了新建基站的选址难度。随着整流器数目和蓄电池容量的增加,设备的总重量增加了,所需基站机房的楼板负荷也相应加大。现在移动基站更多地选在民用住宅,其楼板负荷较低,这给基站选址造成了更大的困难。

c)由于设备实际耗电量远低于整流器的配置容量,整流器所承担的负荷长期处于较低的水平上,整流器的使用寿命和能量的转换效率也会随着降低。这不仅造成了能源的浪费,也增加了维护费用(设备维修费及电费等)和维护的难度。

由上可知,有必要在建设正式展开之前完成对基站主要厂家设备实际耗电的测试分析工作,为机房电源建设提供准确参考。

2、移动基站耗电实测方案

测试地点为广州、东莞等地,测试对象为Z公司、H公司、A公司等的3G基站。各厂家设备测试站点如表2.1所示:

表2.1测试站点分布表

厂家载频配置数量
Z3×13
3×23
A3×13
3×22
H3×12
3×21

注:“3×1”表示该3G基站设备的配置为“3个扇区,每扇区一个载频”,以此类推。

2.1测试原则

a)对业务信道模拟负载进行测试,负载点设为0%(空载)、50%、80%、100%(满载)。

b)测试过程选用同一套仪表;

c)保证测试环境一致性,要求各候测基站环境指标为:温度范围(22℃~26℃),湿度(50%~70%)。

2.2测试原理

a)功耗测试原理

本次测试项目主要是测定3G无线基站设备的直流功耗情况,故需要在3G基站设备的电源输入端测试其电流I(A)、电压值U(V),如图2.1所示。3G无线基站设备功耗W=UI(W)。

图2.1 3G基站设备功耗测试原理图

b)无线设备负载的调整

在本地(Z、H公司)或者在RNC(A公司)上修改相关参数,使业务信道负载分别达到扣除导频信道、公共信道消耗后余量的0%、50%、80、100%时,分别测试记录3G基站设备的功耗。

2.3测试步骤

a)在RNC上修改相关参数,使业务信道负载分别达到扣除导频信道、公共信道消耗后余量的0%、50%、80、100%;

b)确认对应的负载值无误;

c)不同的负载值条件下进行测量,分别做好记录。

3、3G移动基站无线设备耗电实测结果及分析

3.1测试结果

测试结果如表3.1所示:

表3.1 3G耗电测试结果表

3.2结果分析

通过本次对不同厂家3G基站设备的功耗测试结果的分析,可以得到以下几个方面初步结论:

a)H公司设备功耗较小,Z公司次之,A公司设备稍高。但与同容量的2G设备功耗比较,均已有较大的降低;

b)与原设备厂家所提供的3G基站设备耗电数据相比较,实测功耗均有较大程度的降低,其中A公司、Z公司设备功耗降低均在45%左右;

c)Z公司、H公司基站设备的功耗,载频为3*1与3*2时设备功耗无明显的差别,功耗只是稍稍增加,增加的幅度大致在200W以内:其中H公司两种情况的功耗相差在3%以内,Z公司设备的差别在10%以内;

d)A公司基站设备的功耗,载频为3*1与3*2时,设备功耗有较大的差别,分别为1450W和2260W,差别在40%左右

e)不同厂家基站设备的功耗,其消耗的大多数功耗为空载负荷:所占比例在64%~83%的范围之内;

f)不同厂家基站设备功耗均会随着无线设备所带负载值的增加而上升,但是上升的幅度不大:满负荷所消耗的功率仅占机架总功率的17%~36%。

3.3测试结论

在3G基站电源工程设计中,建议各厂家无线设备的功耗值推荐如表3.2。

表3.2 3G工程设计基站设备功耗取值建议

厂家载频功耗(W)电流(A/48V)
Z3*1170035.5
3*2190040.0
H3*1110023.0
3*2120025.0
A3*1170037.5
3*2270056.3

注:上表中推荐的功耗取值,已在实测功耗平均值的基础上乘以1.2的安全系数。

考虑到3G无线基站设备功耗,随着负载值增加而升高的幅度不大,因此建议:在进行3G基站无线设备的电源配置时,可以考虑按无线机架的载频数满负荷值进行初始配置,在后续扩容过程中按实际负荷核实。

4、基站电源设备的配置

通过表3.2中的无线设备单位耗电量和移动基站的安装规模,我们可以计算出整个基站的耗电量。根据中华人民共和国通信行业标准YD5040-1997《通信电源设备安装设计规范》,参照原邮电部设计院颁布的“通信电源电信工程设计手册”。具体的设备计算方法如下:

4.1蓄电池的配置

移动基站的蓄电池按三小时放电率配置,蓄电池的总容量应按以下公式计算:

式中:

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),取3;

η——放电容量系数,取0.75;

t——实际电池所在地最低环境温度数值。所在地有采暖设备时,按15℃考虑,无采暖设备时,按5℃考虑;

α——电池温度系数(1/℃),取0.008。

蓄电池的总容量按本期的直流耗电量计算,并应考虑近期扩容的要求。

4.2整流器的配置

移动基站绝大多数采用高频开关型整流器,应按n+1冗余方式确定整流器的配置,其中n为主用数量,n≤10时,1只备用;n>10时,每10只备用1只。主用整流器的总容量应按负荷电流和电池的均充电流(10小时率充电电流)之和确定。

主用整流器的总容量=负荷电流容量+蓄电池的均充电流容量

负荷电流的计算:按表3.2取值

蓄电池的均充电流为0.1C10(C10为蓄电池的容量)。

5、经济效益预测

将本文得到的耗电量结果应用于实际设备配置、订购,将会产生非常显著的效益,下面以一个典型基站为例进行说明:

假如:新建1个Z公司3G独立无线基站,基站规模为单载频。

我们首先根据试验得到的耗电量数据计算出需配置设备如下:

设备耗电量:35.5A/48V

蓄电池:212Ah(实际需配置300Ah)

需配置整流器容量:4x30A

再根据Z公司提供的耗电量数据计算出需配置设备如下:

设备耗电量:64.5A

蓄电池:390Ah(实际需配置400Ah)

需配置整流器容量:5x30A

按照当前市场一般价格:整流模块(30A/-48V)为5000元/台,蓄电池组(-48V)为50元/Ah,可计算出,按照本文耗电量结果可节省设备直接投资约10000元人民币/站。假定某省3G网络建设3G站点10000个,其中有1000个为3G独立新建站址,仅新建站部分即可节约配套电源投资约1000万元人民币,效益相当可观。

6、结束语

本文针对各典型厂家推出的3G移动基站无线设备耗电量进行了实测,通过对试验数据进行分析,得到设备实际耗电量,为3G基站机房电源设备配置提供了更准确的参考,可以节约大量的设备投资。

由于3G网络尚未展开大规模建设,3G无线设备目前仅在少量试验站点安装,故本次测试采集的数据有限,从统计学的角度来看,以上结果只是接近普遍值。为了得到更加准确的3G移动基站无线设备耗电参数,需进一步做以下工作:

a)在大规模3G建设前对最终选型的设备做耗电实测,测的数据作为电源建设方案的依据;

b)3G网络投运后,根据情况可考虑对在网设备做实际运行条件下的耗电实测,测的数据可作为前期实测数据的补充和修正(由于可能会影响到网络运行,故不适合做大规模实测);

c)利用运营商维护部门的纪录数据,经统计分析,得到实际耗电相对理论耗电的各种分布情况加以验证,从而得出最终的准确耗电参数。

作者:李鑫成 严华



关键词: 3G 无线设备 耗电

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