5G试验网经验分享课件

5 G 试 验 网 经 验 分 享工作概述精细化设计 试点情况分享1 2 3 45G建设指导原则概要工作概述Part135G实验室成立背景---5G建设四大挑战外市电容量不足散热问题电池池化问题新锂电 旧铅酸新锂电 梯次电池51电G7信移日开动之通、电信委托需求3395个。5月前 4要 3开 0通 个8 50 G0 基个 站5 。G基站，杭州5G网络建设面临四大挑战塔桅满负荷挑战三：电池池化难题新旧电池并联尚未解决，电池扩容难；挑战四：机房空间和散热问题美化天线散热问题；室外柜散热问题；基站综合柜散热问题。租用机房承重无法满足电池扩容；机房空间受限无法扩容。挑战一:外市电不足独家5G外市电6kw三家5G需求18kw现网站点外市

电15kw~30kw集中远供线缆损耗大挑战二:塔桅满负荷塔桅满负荷无法加载5G景观塔外罩窄无法安装5G5G设备性能分析4厂家AAU（RRU+天线）典型功耗(W)尺寸(MM)面积㎡)重量(KG)BBUAAU单系统华为860×395×1900.3440140011504850中兴799×399×1610.3245160015006100大唐895×490×1420.4447185017006950诺基亚贝尔900×480×1440.4340-爱立信978×520×1500.51434G-约0.52约33约250约35013005G、4G天馈系统对比图5G、4G主设备参数分析表系统功耗高5G设备系统功耗相当于4G设备系统功耗3~4倍。AAU功耗相当于4G

RRU设备功耗3~4倍。BBU功耗相当于4G

RRU设备功耗3~4倍。迎风面积小，重量重AAU平均迎风面积为0.4㎡，4G

RRU+天线迎风面积为0.52㎡。AAU平均重量为43Kg，4G

天线重量为33Kg。55G设备加载测试功耗情况浙江公司联合浙江移动对某厂家5G主设备进行了模拟加载和实际加载测试。共模拟加载了两个工况，具体功耗情况如下：2550271528863040319433423467364437463855439 433 433 433 428 433 433 433 433 4334,5004,0005G

100M/240W模拟加载测试功耗3,5003,0002,5002,0001,5001,0005000 321 316 321 321 321 321 321 326 326 326 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%主设备功耗 传输设备功耗 BBU功耗29133084325434143533371638363978410941953500300025002000150010005000400045005G

160M/240W模拟加载测试功耗

610 610 615 621 621 621 615 615 615 615 428 433 433 433 433 433 433 433 433 433 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%主设备功耗 传输设备功耗 BBU功耗从上图可以得出如下结论：1、5G设备在160M、240w时，主设备功耗4195w，传输设备功耗为433w，系统功耗为4628w。2、无线负载率每下降10%，AAU功耗约减少150W，CU\DU和传输设备功耗变化不大。3、先后两次做了模拟加载和实际加载两次测试，BBU和传输设备功耗随荷载变化不大。4、模拟加载AAU均为128天线阵子，如采用192天线阵子、环境温度升高等因素主设备实际功耗会有小幅提升。6实验室研究方向03塔桅承载解决方案通过减负荷、加固、合路、创新产品等方法用最小投资完成5G建设，实现5G投资效益最大化。04机房/柜解决方案通过新产品新技术解决BBU散热问题。通过创新改造方案解决机房和机柜空间不足问题01精细化设计无需改造，通过精确核算现网实测数据和设计参数精细化，实现0投资建设5G目标。02外市电不足综合解决尽量采用不新增外市电方案解决5G外市电不足问题5G创新实验室精细化设计外市电容量精细化设计核算开关电源容量精细化设计核算蓄电池容量精细化设计核算空调容量精细化设计核算塔桅参数精细化设计核算外市电不足综合解决方案削峰填谷---峰值限流削峰填谷---开关电源控制器削峰填谷---智能电源+智能锂电削峰填谷---大PACK交流侧输入外市电增容塔桅承载解决方案塔桅降负荷塔桅支撑杆、拉线加固天线合路创新性美化天线04.机房/柜解决方案5G专用综合柜砖混机房、智慧节能机房扩面创新改造法模块制冷型室外机柜根据5G建设外市电不足、电池池化难、美化天线和机柜散热难、塔桅满负荷无法承载5G建设等四大挑战，实验室确定了四个研究方向。精细化设计Part2精细化设计驱动力8设计迎风面积实际迎风面积传统设计模式因考虑荷载的额定需求和荷载的极端建设场景，设计容量和需求往往大于实际荷载和动力需求。塔桅迎风面积测算图塔桅迎风面积设计时，不考虑面积折减。例如天线迎风面积为0.8m²平台挂载三幅天线设计迎风面积为2.4

m²，实际迎风面积仅为1.7

m²左右外市电设计根据设备额定功耗+蓄电池充电+空调计算，设备实际运行功耗从监控平台看仅有额定功耗50%不到，外市电设计容量远远大于实际站点需求。外市电空闲设备额定功耗H蓄电池充电功耗X设备实际功耗h外市电容量动力精细化设计大幅降低5G改造成本9节约成效现执行设计原则约20%闲置外市电资源被挖掘约40%通过峰值限流不给蓄电池充电或者小电流充电外市电资源被挖掘外市电容量=现网设备实际功耗+5G额定功耗+空调+蓄电池充电功耗外市电容量=现网设备额定功耗+5G额定功耗+空调+蓄电池充电功耗约50%~60%开关电源资源被挖掘。部分站点无需新增开关电源，且仅需少量扩容模块。开关电源容量=现网设备实际功耗+5G额定功耗+蓄电池充电功耗开关电源容量=现网设备额定功耗+5G额定功耗+蓄电池充电功耗约30%蓄电池闲置资源被挖掘。蓄电池容量=现网设备实际功耗+5G80%荷载功耗蓄电池容量=现网设备额定功耗+5G额定功耗约50%空调闲置资源被挖掘。绝大部分站点无需新增空调设备。空调容量=机房内（现网设备实际功耗+5G设备额定功耗）+建筑负荷空调容量=现网设备额定功耗+5G额定功耗+建筑负荷传统设计原则实际荷载和挂高精细化设计应按天线和RRU实际挡风面积和挂高计算风荷载，不能按设计值核算天线、平台折减系数精细化平台、天线挡风面积进行折减，优化平台体型系数，提升挂载能力阻尼比取值精细化三管塔、角钢塔阻尼比0.01优化为0.02单管塔位移限值精细化侧移限值由1/40降低为1/33（插接式塔可取1/30）。精细化设计参数，挖掘存量铁塔挂载潜力，提高单站效益设计使用年限精细化设计单位应依据目标设计使用年限，确定风压重现期，基本风压取值精细化须按实际基本风压并结合目标设计使用年限确定核算风压地面粗糙度类别判断精细化根据周围地貌情况确定粗糙度类别，避免设计全部采用B类设计。钢基础设计算法参数精细化钢管桩采用C值算法进行核素，提高钢桩承载能力。塔桅精细化设计和参数属地化外市电不足解决方案Part313峰值低于外市电容量

外市电容量站点负载需求峰值高于外市电容量站点负载需求

外市电容量均值等于外市电容量

外市电容量站点负载需求均值高于外市电容量上

外市电容量站点负载需求均值低于外市电容量

外市电容量站点负载需求无需改造直接满足5G建设外市电“增容”

满足5G建设外市电“增容”

满足5G建设“削峰填谷”

满足5G建设外市电容量和负载需求分布图限流充电削峰填谷之----峰值限流原理（方案一）14场景1场景2场景3P外电＞

P负载+P充电P负载+P充电

＞P外电＞

P负载P负载＞

P外电外市电供给“负载+蓄电池充电”。外市电给负载供电，电池充电限流。外市电和蓄电池同时给负载供电。s风力发电太阳能发电外市电负载蓄电池开关电源峰值限流原理图峰值限流原理说明外市电容量=设备功耗+空调+蓄电池充电功耗通过升级开关电源软件，设置市电容量限值，通过控制整流模块输出功率和铅酸电池输出功率实现对基站市电削峰功能更换监控单元主控板 开启“输入限功率”削峰填谷之----峰值限流样板站实测数据（方案一）15-2028641012功率/KW负载功率(KW) 蓄电池功率(KW) 削峰后交流功率(KW)设定值(KW)5453.55352.55251.55150.55049.54954.5电池电压/V电池电压(V)利二村试点站市电削峰测试曲线图利二村试点站铅酸电池削峰电压曲线状态一状态二状态三状态四状态一0：00-11：00，P负载＜

P外电，铅酸电池处于浮充电状态；状态二17：00前后，

P负载≥P外电，电池短时放电状态三19：00-22：00，

P负载＞

P外电，电池放电。铅酸电池用于削峰放电电压波动变化较大，随着放电深度的增大，电压下降明显状态四22：00-00：00，

P负载＜

P外电，电池处于均充状态，市电谷时充电有利于节省电费。削峰填谷之----峰值限流经济效益分析（方案一）设备名称单价单位数量总价（元）备注软件监控450站1450上站施工费用800站1800合计站11,250年均建设成本站12086年折旧峰值限流批量建设投资表峰谷盈利年均静态成本5G系统数峰均差(W)峰值时长(小时）年均成本年均耗电费价差0.5元价差1元峰谷价差0.5元峰谷价差1元1100020.02080.000.020.040.00-0.01早2+晚20.02080.000.040.07-0.01-0.05早3+晚30.02080.000.050.11-0.03-0.082200020.02080.000.040.07-0.01-0.05早2+晚20.02080.010.070.15-0.05-0.12早3+晚30.02080.010.110.22-0.08-0.193300020.02080.000.050.11-0.03-0.08早2+晚20.02080.010.110.22-0.08-0.19早3+晚30.02080.010.160.33-0.13-0.29峰值限流经济效益分析表峰值限流年均成本远远小于外市电引入成本峰值限流存量开关电源年均成本0.0208万元，新开开关电源本功能已经具备，无需额外投资。

如外市电引入费用3.3万元，年均成本为0.33万元。峰值限流年均成本远远小于外市电年均成本。峰值限流理论上节省外市电2.7kw~8kw例如站点配置1000AH蓄电池，峰值限流可以节省外市电容量为5.4kw。如限流时段与市电峰谷电时段相同，收益大于投资注1：5G根据模拟测试结果，单系统峰均差最大1kw；注2：蓄电池充放电效率95%估算；注3：冬季关闭空调，峰值限流功能关闭后面案例均按照此条件进行测算。16单位：万元削峰填谷之----基站管理单元方案原理图（方案二）17场景1场景2P外电＞

P负载+P充电P负载＞

P外电外市电供给“负载+蓄电池充电”。外市电和锂电池同时给负载供电。如仍超外市电容量，依次关闭空调。基站管理单元&智能锂电池市电削峰原理图基站管理单元方案原理说明新增基站管理单元（SMU）和智能锂电池实现对基站交流、直流全部负载的市电削峰功能。在SMU中设置市电容量限值，通过控制电池充放电、空调开启/关闭，实现市电削峰。新增30CM*31CM空调控制器 新增3U基站管理单元开关电源厂家中恒；基站控制器及智能电表厂家华为削峰填谷之----基站管理单元方案实测数据（方案二）18状态一0：00-20：00，P负载＜

P外电，锂电池处于满电状态，铅酸电池处于浮充电状态；状态二20：00-21：00，

P负载＞

P外电，控制器先控制锂电池放电削峰，控制铅酸电池不参与放电状态三21：00-00：00，

P负载＜

P外电，控制锂电池充电，削峰模式铅酸电池始终处于浮充。-4000-200002000400060008000功率/W锂电总功率(W)负载功率(W)削峰后交流功率(W)铅酸总功率(W)设定值(W)因七格工业园区2G/3G/4G网络峰均波动不大，锂电池削峰足可以满足峰值需求。七格工业园区基站管理单元方案实测数据状态一 二 三削峰填谷之----基站管理单元方案经济效益分析（方案二）19设备名称单价单位数量总价（元）备注控制器（含电表）2,800台12,800智能锂电6,144台16,1440.5C放电模块费用800块1800搬运、施工费用1,000站11,000合计站110744年均成本1790基站控制器试点建设投资表5G系统数峰均差(W)峰值时长(小时）设备配置设备费（万元）施工搬运费(万元)建设成本(万元)控制器(台)模块(个)智能锂电（AH）控制器模块智能锂电池110002111000.280.080.610.101.07早2+晚2111000.280.080.610.101.07早3+晚3111000.280.080.610.101.07220002111000.280.080.610.101.07早2+晚2111000.280.080.610.101.07早3+晚3122000.280.161.230.101.77330002122000.280.161.230.101.77早2+晚2122000.280.161.230.101.77早3+晚3122000.280.161.230.101.77基站控制器批量建设投资表峰均差(W)年均成本（万元）峰谷盈利（万元）年均静态成本（万元）5G系统数峰值时长(小时）年均耗电费（万元）价差0.5元价差1元峰谷价差0.5元峰谷价差1元

2 0.18 0.00 0.02 0.04 0.16 0.14 11000

早2+晚2 0.18 0.00 0.04 0.07 0.15 0.11

早3+晚3 0.18 0.00 0.05 0.11 0.13 0.07 20.180.000.040.070.150.1122000

早2+晚2 0.18 0.01 0.07 0.15 0.11 0.04

早3+晚3 0.29 0.01 0.11 0.22 0.19 0.09

2 0.29 0.00 0.05 0.11 0.24 0.19 33000

早2+晚2 0.29 0.01 0.11 0.22 0.19 0.09 早3+晚30.290.010.160.330.14-0.02基站控制器批量经济效益分析表基站控制器年均成本远远小于外市电引入成本基站控制器年均成本0.1790万元，原小于3.3万元外市电引入0.33万元年均成本。如限流时段与市电峰谷电时段相同，收益更优5G

三家共享站早晚忙时3小时时，如果限流时段与市电峰谷电时段相同时，年均收益大于年均成本。削峰填谷之----智能电源方案实测数据（方案三）20场景1场景2场景3P外电＞

P负载+P充电P负载=

P外电P负载＞P外电外市电供给“负载+蓄电池充电”。外市电给负载供电。外市电和智能锂电池同时给5G负载供电。智能电源+智能锂电市电削峰原理图智能电源+智能锂电方案原理说明新增5G智能开关电源和智能锂电池控制，智能电源可控制现网电源实现市电削峰。智能电源监控模块中设置市电容量限值，控制智能锂电池充放电，实现市电削峰。适用于5G建设独立电源场景削峰填谷之----智能电源方案实测数据（方案三）21状态一12：00-13：00，

P负载＞

P外电，智能电源控制锂电池放电削峰合丰村当前测试负载为2G、3G、4G设备，5G尚未加载，峰均波动不大。市电功率峰值由削峰前5462W（即负载功率）降至4270W。实现一台机柜完成5G建设和削峰填谷功能。萧山宁围沿江智能电源+电池池化方案实测数据6000500040003000200010000-1000-2000功率/W状态一二三四锂电总功率… 负载功率… 削峰后交流功率(W) 设定值…0：00-12：00，P负载＜

P外电，锂电池处于满电状态，铅酸电池处于浮充电状态；13：00-14：00，

P负载＜

P外电，

智能锂电处于充电状态状态二状态三状态四15：00-22：00，

P负载＞

P外电，智能电源控制锂电池放电削峰萧山宁围沿江样板站点照片削峰填谷之----智能电源方案实测数据（方案三）设备名称单价单位数量总价（元）备注5G智能电源5,200台10不计入削峰费用高效模块800块1800智能锂电6,144台16,1440.5C放电搬运、施工费用5,000站15,000合计站111944年均成本1991元智能电源+智能锂电试点建设投资表智能电源+智能锂电批量经济效益分析表智能电源+智能锂电年均成本远远小于外市电引入成本基站控制器年均成本0.1991万元，原小于3.3万元外市电引入0.33万元年均成本。如限流时段与市电峰谷电时段相同，收益更优无论是5G一家、二家、三家需求年均建设成本均低于外市电年均建设成本，如限流时段与市电峰谷电时段相同，收益更优。225G系统数峰均差(W)峰值时长(小时）设备配置设备费（万元）施工搬运费（万元）建设成本（万元）智能电源(台)模块（个）智能锂电（Ah）110002111000.690.51.19早2+晚2111000.690.51.19早3+晚3111000.690.51.19220002111000.690.51.19早2+晚2111000.690.51.19早3+晚3122001.390.51.89330002122001.390.51.89早2+晚2122001.390.51.89早3+晚3122001.390.51.89智能电源+智能锂电批量建设投资表5G系统数峰均差(W)平均峰值时长(小时）年均建设成本（万元）年均耗电费（万元）年均静态成本（万元）价差0.5元价差1元 2 0.2 0 0.18 0.16 11000

早2+晚2 0.2 0 0.17 0.13 早3+晚30.200.150.09 2 0.2 0 0.17 0.13 22000

早2+晚2 0.2 0.01 0.13 0.06 早3+晚30.310.010.210.11 2 0.31 0 0.26 0.21 33000

早2+晚2 0.31 0.01 0.21 0.11 早3+晚30.310.010.160削峰填谷之----PACK电池原理图(方案四）23场景1场景2场景3P外电＞

P负载+P充电P负载=

P外电P负载＞P外电外市电通过双向AC/DC电源给PACK蓄电池充电+供给负载用电。外市电给负载供电。外市电和PACK蓄电池通过AC/DC同时给负载供电P负载＜P外电供电路由原理图空调智能电表电网开关电源48V直流母线双向电源5G设备300V直流母线48V电池退役电动车大PACK电池P负载＞

P外电供电路由原理图双向电源空调智能电表电网开关电源48V直流母线5G设备300V直流母线48V电池退役电动车大PACK电池24削峰填谷之----PACK电池实际安装图(方案四）规避停电回送电风险45kWh，150Ah拆包70kWh，200Ah未拆包并离网器PACK电池逆变器：试点应用防护等级IP65,可以支持太阳能接入。Pack电池：重量约0.5吨~0.8吨。拆包的电池更便于搬运和安装。逆变器+并离网器+pack系统效率为80%。双向逆变

支持20KW逆变器PACK电池削峰填谷之----

PACK电池实测数据（方案四）25状态一0：00-6：00，P负载＜

P外电，PACK电池处于充电状态；6：00-17：00，

P负载≥P外电，PACK电池小幅放电状态市电功率峰值由削峰前7404W

（即负载功率）降至6478W同协南路2

5G负载尚未开启，2G、3G、4G系统峰均偏差小。协南路2

PACK电池交流输入方案实测数据状态二状态三17：00-22：00，

P负载＞

P外电，

PACK电池处于持续放电状态放电充电电池充放电曲线负荷曲线电网调整后曲线电网限制曲线状态一 状态二基站实际负荷曲线状态三蓄电池放电屏显 蓄电池充电屏显削峰填谷各方案优缺点分析27方案安装便 电池可利性 扩容性适用设备推荐场景方案一非常便利不可扩容可升级电源新开关电源非常低所有5G削峰需求站点方案二 便利 可扩容 协议公开的所有电源 低高铁、高速等潮汐效应明显5G建设站点方案三 较便利 可扩容智能电源较低高铁、景区、高速、工业区等5G独立电源站点体积大方案四 /重量重

不可扩容所有电源高外市电无法扩容、外市电扩容费用高的重要保障站点负载峰均值不大，有削峰填谷应用需求的基站，该方案峰值不给或是蓄电池充电限流负载峰均值大，市电扩容困难，必要时关闭空调节省市电，改造量少、具备快速交付的站点负载峰均值较大，市电扩容困难或费用过高场景，例如景区、高铁等。峰谷电价差大，且有备电需求的站点削峰填谷各方案优缺点分析年均成本 适用需求削峰填谷适用站点类型分析覆盖场景样本点数平均负载电流（A）峰值波动率峰均差额（A）平均波动率密集市区5232.4614%3.845%一般市区24743.1215%5.315%县城13840.8413%4.935%乡镇58537.3914%4.685%农村76533.5214%4.114%高速2945.9815%5.556%高铁1735.9725%7.335%工业园7748.2515%6.565%校园1362.2814%7.395%景区3334.549%3.373%住宅小区5138.9016%4.675%总计200737.4114%4.645%由上表可以看出高速、高铁、工业区、校园峰均差值大,达到5.55A以上峰值波动率=|（峰值电流-平均电流）|/平均电流峰均差额=峰值电流-平均电流为掌握和摸清现网负载动态变化情况，选取运维系统2018年7月24日杭州、宁波两个地市2007个基站开关电源直流负载进行分析。杭州、宁波2007个站点负载动态变化情况 杭州、宁波2007个站点负载分布图2G/3G/4G网络峰均差值小，5G配置仅需考虑5G系统峰均差值即可。28直供电市电增容可行性分析29我省直供电资源排摸发现问题申请容量≠可用容量组成要素容量不匹配不同时期配置差别大234AB变压器1外市电进入机房路由图直供电容量受如下设备制约：变压器、电表、断路器、交流配电箱、线路A和线路B线缆规格建设时期变压器容量线路A规格电表容量断路器容量线路B规格交流配电箱容量运营商建设--未知可查未知可查未知可查未知可查浙江铁塔建设--未知可查未知可查满足满足满足3家5G建设需求外市电情况国网电力可免费增容如公变变压器容量足够、线路A满足，国网电力可以免费增容（增容方式为更换电表和空开容量）；其他电力需要一些费用其他电网（如小水电）也可增容，需要增加3000-4000左右的注：浙江已经完成了22421个直供站点外市电排摸,84..4%站点后四个参数满足三家建设需求。塔桅解决方案Part3塔桅解决方案之----塔桅降负荷31通过多种手段和措施减少塔桅现有负荷，增加存量铁塔的承载能力231 景观塔单管塔、三管塔、角钢塔仿生树拆除灯罩、美化外罩和其他装拆平台换抱杆修建和拆除枝叶饰降低天线挂高、RRU挂高或者RRU下塔的降荷载方法所有塔型拆平台换抱杆修剪树枝拆除美化外罩拆除灯罩增加抱杆塔桅解决方案之----塔桅支撑杆、拉线加固32加固方案：对30米及以下塔桅增加或调整拉线、加斜撑、增加截面增加塔桅荷载能力增加或者调整拉线替换或增加构件1缺点：占地面积较大优点：加固成本低。加斜撑缺点:建设成本高优点:占地面积小3更换构件2收集全省20个典型案例库，归纳总结，提出分场景快速经济解决方案和效益分析表。分运营商合路策略34合路原则：1.5G改造后天馈≤改造前天馈2.对现网质量影响最小原一副天馈改造图原两副天馈改造图合路原则：原一副天馈新增一副天线原两幅天馈：5G改造后天馈＝改造前天馈原一副天馈改造图原两副天馈改造图合路原则：原一副天馈新增一副天线原两幅天馈：5G改造后天馈＝改造前天馈研究课题13：适应5G场景的美化天线5G初期主要覆盖密集城区和城区美化天线建设比例高达50%以上美化天线共享能力差，几乎均需要新建美化体。项目背景原美化体5G建设存在问题研究方向和解决方案方柱型美化天线21 散热问题AAU峰值功耗大于1000W，美化体采用玻璃钢外罩散热能力差，夏季高温告警退服透波问题

现用美化天线材料不能满足5Ghz的透波率要求，影响5G覆盖效果。3 规格尺寸问题现用美化天线宽度700mm,不能满足5GAAU安装宽度要求。无法调整方向角美化体散热的综合解决方案美化外罩材料优化和材质选型美化天线规格尺寸美化外罩强度要求和结构优化美化体基础规格和标准美化体景观方案两套5GAAU共用美化体可行性散热、强度、方向角调整充分挖掘原预留美化天线的潜力和改造方案塔桅解决方案之----创新性美化天线36自行研发三款5G专用美化天线，由专业机构进行检测123风冷型美化天线通过美化外罩顶部的不锈钢无动力风帽进行散热，无需额外接电。自冷型美化天线采用开放式的美化外罩，上下两面敞开以便于通风散热。机冷型美化天线采用主辅风扇进行辅助散热。在温控系统的控制下，当温度35℃时，主风机运转，若温度到40

℃时，主副风机同时运转散热。解决散热难难题、透波性能正在泰尔实验室检测中、单体造价提高不足1000元。机房解决方案Part3机房解决方案之----智慧节能机房扩面积解决智慧节能机房空间不足问题：浙江省自行研发的智慧节能机房面积为5~9M²，5G建设面临部分站点空间不足，