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3G典型无线设备耗电实测研究

王朝other·作者佚名  2008-05-31
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作者:李鑫成 严华

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。

1、前言

根据历年的工程、维护经验,设备厂家提供的设备耗电量往往与实际运行中实测耗电量相差较大,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。由于耗电量基数的增加,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3G建设正式展开之前完成对3G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、3G移动基站无线设备耗电实测方案

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基站无线设备。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

Z

3×1

3

3×2

3

A

3×1

3

3×2

2

H

3×1

2

3×2

1

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)无线设备功耗测试原理

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)

Z

3*1

1700

35.5

3*2

1900

40.0

H

3*1

1100

23.0

3*2

1200

25.0

A

3*1

1700

37.5

3*2

2700

56.3

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、经济效益猜测

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。

 
 
 
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