移动基站机房一体化解决方案

介绍一些移动基站一体化施工的解决草案

移动基站机房一体化解决方案

2004-08-19

一 概述

GSM和CDMA等移动通信系统已经在世界各国大规模应用，一般MSS作为移动交换中心集中于系统主机房，而数量庞大的移动基站分散分布于需要信号覆盖的地方。经过大量移动基站的建设，各移动运营商都积累起了丰富的机房建设经验，可是一直没有形成一个统一的方案，也没有形成一个专业的一体化解决方案。而机房和各种动力及监控设备在整个基站系统里并不是独立的，相互之间有着非常紧密的互动关系，它们良好的互联互动配合是为基站提供不间断、优质、可靠的交流、直流动力的关键，并直接影响到后期的系统维护管理工作。鉴于此，中兴通讯推出了移动基站机房建设的一体化解决方案。

二 移动基站机房一体化解决方案构成

1.可拆卸式方舱

方舱具有灵活的可运输性和对野外恶劣环境的适应性，最初出现时主要用于军用装备。随着通信事业的飞速发展，方舱也逐渐被应用于移动通信等领域。可拆卸式方舱直接置于户外使用，无需建设固定机房，搬迁灵活、运输方便、建设迅速，外形美观，能够适应各种气候条件，可大幅降低机房建设和维护费用，缩短网络建设周期，应用于移动基站是移动通信网建设的理想选择。

图1 方舱型移动基站示意图

作为基站机房一体化系统里的方舱，综合设计包括一体化配套的附属设施和外部接口。附属设施包括通风扇组、室内配线架、走线槽、集中接地排、照明、消防等；外部接口包括天馈电缆接口、Abis接口、交流电源输入、太阳能供电输入（需要配置时）、接地系统引入、换新风口、空调室外机接口和动力环境监控接口。

一个典型应用于移动基站的可拆卸式方舱尺寸是4m×3m×2.7m（长×宽×高）。

2.动力配电系统

动力配电系统主要包括交流稳压电源、多路交流输入切换和交流电源分配。在市电质量恶劣的情况下配置交流稳压电源，如市电的电压变化范围超过单相220V±20%或三相380V±20%时，使用交流稳压电源可有效提高交流输入质量。交流电源输入切换装置一般在具有应急交流输入（如柴油发电机）时配置，根据不同的要求可选择自动切换或手动切换方式。交流电源分配部分主要包括高频开关电源分路、空调器分路、照明分路和备用插座分路等。

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图2 动力配电系统

交流稳压电源的容量选择依据主要考虑高频开关电源和空调器的最大输入功率并乘以1.5～2的安全系数。

3. 交流不间断供电系统

交流不间断供电方案采用柴油发电机应急供电，某些必须具有高可靠性的、纯净的、稳定的交流电输入要求的设备（如采用卫星传输的卫星收发信机）还要使用适当容量的UPS或逆变电源供电。柴油发电机根据需要可以选择固定安装型的（需要增加柴油发电机机房）、室外型的或者车载移动型的（多个基站巡回式共享）。

图3 交流不间断供电系统

柴油发电机容量的选择依据和交流稳压电源基本一致，但是根据具体情况可以不考虑空调器的供电容量。

4. 直流不间断供电系统

为保证移动基站收发信台等设备的安全运行，直流供电系统必须永不间断，要求配置高可靠性的高频开关电源和适当容量的高性能蓄电池组。高频开关电源由一定容量的单体开关整流模块按照N+1热备份方式组合而成，并且要对蓄电池组的充、放电过程进行智能化控制管理。蓄电池组选择免维护的阀控式密封铅酸蓄电池一组或两组，可根据容量选配2V或12V蓄电池单体。相比较而言，2V的蓄电池单体性能优于其他系列，故条件容许的情况下都选择2V蓄电池单体。

图4 直流不间断供电系统

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高频开关电源和蓄电池的容量计算是相互紧密配合的，先根据直流负载总电流和需要蓄电池持续供电的时间估算蓄电池总容量，蓄电池总容量较大时尽量拆分为两组以提高系统可靠性，然后由蓄电池要求的最大充电电流与负载总电流之和选择恰当的高频开关电源系列，并依据N+1热备份原则确定单体开关整流模块的数量。

5. 机房环境空气调节系统

移动通信基站对空气环境质量的要求可以比交换中心机房低一些，采用适应通信系统的普通舒适性空调，按照1+1备份和分时轮换工作相结合控制运行，并将消防设备和空调系统进行联动控制。交流电输入无法充分保障时还要与方舱的直流通风换气扇控制结合，以保证在交流电长时间停电时的应急通风散热。

图5 基站机房环境空气调节示意图

空调的容量选择依据换气量计算和机房热负荷计算。换气量由机房容积和每小时空气循环次数决定，机房热负荷包括建筑结构热负荷和设备热负荷两方面。确定机房热负荷一般根据基站的地理位置、气候条件、建筑设计结构和设备种类、数量、效率等情况采用经验数据法进行计算。

6. 太阳能供电系统

太阳能电池发电直接利用无处不有、取之不尽的太阳能，不消耗工质、不排放废物、无转动、无噪声，是一种理想的清洁安全新能源。能源专家们预测：太阳能电池的应用将在21世纪中叶进入全盛时期，成为人类的基础能源之一。

图6 太阳能供电系统结构图

太阳能供电系统在使用上具有结构简单、易安装、建设周期短，维护简便甚至免维护，使用寿命长等优点。在能够接受太阳能辐射量较高的地区，无电或者缺电地区，很适合建设太阳能供电系统。移动通信

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基站一般建在较高的建筑物或者山坡上，接受太阳能辐射量相对较高，而且很多偏远地区存在无电或者缺电的情况，所以太阳能供电系统应用于移动通信基站是很理想的。

单一的太阳能供电系统主要由太阳能电池方阵、蓄电池组、控制器、逆变器等组成，如果作为一种补充能源则可结合直流不间断供电方案中的蓄电池和交流不间断供电方案中的逆变器。太阳能电池方阵是将多组串、并联而成的太阳能电池组件组合起来的阵列，提供通信系统所需的＋24V或－48V输出。控制器是连接太阳能电池方阵、蓄电池组、集中监控系统和直流负载的中心，自动控制多路太阳能电池方阵的依次接通或切离，从而对蓄电池逐级限流充电。

太阳能电池方阵和蓄电池组的容量设计：根据当地的太阳能（日照）资源，是否与其他能源供应形式互补、负载大小等情况确定。

7. 防雷接地系统

移动通信基站一般建在较高的建筑物或者山坡上，基站天线架设在更高的铁塔上，铁塔和基站机房都容易成为雷云对地放电的接闪通道。在防雷和接地系统设计或建造不恰当的基站，雷击过电压尤其是功率强大的雷电电磁脉冲对基站设备的损坏非常严重。大量的惨痛教训告诉我们，加强移动通信基站对雷电的防御能力，减少雷击灾害损失，必须结合基站建筑结构及移动基站的专业特点进行综合的防雷和接地系统设计。

图7 防雷接地系统结构示意图

除了铁塔、天馈等做好可靠的防雷接地之外，还要在交流供电系统采用三级过电压保护装置（SPD）按照一定距离要求进行分级防护。接地是防雷系统的重要方面，受到雷击损害的基站除了防雷措施问题外，往往是没有做好良好的接地，或者接地线的连接布局不合理。

系统的第一级避雷器设计通流容量一般为100KA，在交流电进入机房侧就近接入。第二、三级避雷器紧密结合于移动方舱和高频开关电源中。

8. 动力环境集中监控系统

动力环境集中监控系统逐渐成为通信行业新的维护管理手段，已经广泛应用于各种通信网络。尤其是对于庞大的移动通信网，很多移动通信基站处于城市边缘或山区，采用传统的维护管理方式将使运营方陷

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入被动的局面。综合起来，移动基站一般具有如下特点：站点多、传输资源有限、动力设备种类和数量少、电力网供电不稳定、环境恶劣，而且普遍是无人值守。所以动力环境集中监控系统是移动基站的迫切需要。

图8 基站动力环境集中监控系统

动力环境集中监控系统主要对移动基站的动力设备包括高低压配电、开关电源、UPS、蓄电池组、油机、空调等设备运行情况并结合移动方舱对各种环境状况进行监测、控制和管理，并灵活利用多种传输方式进行监控组网。

三 移动基站机房一体化解决方案优点

移动基站机房一体化解决方案囊括了基站方舱、安全防护、消防、环境、交流供电和直流供电等各个方面，可全面满足各种移动通信设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全保安、防漏、隔热、电源质量、振动、防雷和接地等的要求。

相对于传统的分散采购、分散建设和分散管理模式，全面的、整体的、一体化的解决方案和一站式服务可为客户节省人力投入、缩短工程建设周期，提升客户的核心竞争力。

移动基站机房一体化解决方案充分考虑并利用了各种分系统之间的紧密配合关系，不仅有效保证了移动基站的整体安全和可靠性，而且还可避免一些不必要的重复投资。

四 总结

中兴通讯是中国通信设备制造业的开拓者，拥有交换、接入、移动、数据、光通信、视讯、电源、集中监控和终端等全系列通信产品，具备通信网全面建设、改造与优化一揽子解决方案的提供能力。在移动通信领

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