5G基站電源設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)第一部分

5G基站的建設(shè)與電源系統(tǒng)與管理技術(shù)的聯(lián)系尤其密切，電源系統(tǒng)與管理可以說(shuō)是整個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)的核心地帶，因?yàn)榕c以往不同的是，5G基站的功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比4G基站高出數(shù)倍，同時(shí)對(duì)電源系統(tǒng)與管理提出極大的擴(kuò)容需求，簡(jiǎn)而言之，就是目前90%的4G存量電源均需要擴(kuò)容和改造，才能滿(mǎn)足5G使用需求，而且由于基站收發(fā)單元增加、處理能力的增強(qiáng)、設(shè)備功率也大幅增加，因此對(duì)于電池的電池量要求也是巨大的。

在5G基站不同類(lèi)型的電源中，功率半導(dǎo)體器件的損耗約占總損耗比例也不相同，因此電源設(shè)計(jì)者要考慮降低功率半導(dǎo)體器件的損耗對(duì)于提高輸出功率也是很有必要的，特別是常用的功率半導(dǎo)體器件MOSFET或者IGBT等等，只有實(shí)際將開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗都減小了，才可以真正降低半導(dǎo)體的整體損耗，所以選擇合適的5G基站電源關(guān)鍵元器件應(yīng)用的重要性可以說(shuō)是不言而喻了。

同時(shí)，存量網(wǎng)絡(luò)不斷疊加，電池刀片化設(shè)計(jì)與全模塊化設(shè)計(jì)能更加簡(jiǎn)單，通過(guò)一桿多設(shè)備或者多桿分布的方式實(shí)現(xiàn)一定范圍的覆蓋，由光電一體化箱進(jìn)行分配，解決電源容量不足的場(chǎng)景，所以基站優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)與功耗降低是亟需解決的方向之一。

并且由于5G基站能耗的增加，電費(fèi)成為了運(yùn)營(yíng)商不可忽視的一個(gè)因素，運(yùn)營(yíng)5G基站的運(yùn)營(yíng)商會(huì)越來(lái)越關(guān)注基站的耗電量。因此，如何幫助運(yùn)營(yíng)商節(jié)省電費(fèi)變成了一個(gè)重要的話題。那么要節(jié)省電費(fèi)，電源的設(shè)計(jì)就是一個(gè)繞不開(kāi)的話題。

目前5G 傳輸正朝著跨越高達(dá) 71 GHz 的毫米波 (mmWave) 頻譜發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)與 4G 不同的速度。與此同時(shí)，5G 網(wǎng)絡(luò)正在與銅線競(jìng)爭(zhēng)固定無(wú)線應(yīng)用。然而，更高的頻率需要更高的站點(diǎn)密度，這意味著更高的資本支出 (CAPEX) 和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用 (OPEX)，包括功耗。

這些艱巨的挑戰(zhàn)為 5G 基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商及其供應(yīng)商創(chuàng)造了幫助移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的機(jī)會(huì)：

· 在不偷工減料的情況下降低成本，因此運(yùn)營(yíng)商可以以具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格為他們的服務(wù)定價(jià)，同時(shí)還能盈利。

· 在速度和可靠覆蓋方面提供與其他技術(shù)(如衛(wèi)星和銅纜)相比的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

要了解如何操作，請(qǐng)考慮 5G 新無(wú)線電 (NR) gNodeB 基站中的功率放大器 (PA) 和電源單元 (PSU)。在 2G、3G 和 4G 中，PA 和 PSU 是獨(dú)立的組件，每個(gè)都有自己的散熱器。對(duì)于 5G，基礎(chǔ)設(shè)施 OEM 正在考慮將無(wú)線電、功率放大器和相關(guān)信號(hào)處理電路與有源天線單元 (AAU) 中的無(wú)源天線陣列相結(jié)合。雖然 AAU 提高了性能并簡(jiǎn)化了安裝，但它們還需要電源與功率放大器共享一個(gè)散熱器以進(jìn)行冷卻。

集成架構(gòu)可降低功耗，MTN Consulting目前估計(jì)約為運(yùn)營(yíng)成本的 5% 至 6%。這個(gè)百分比將隨著 5G 顯著增加，因?yàn)?gNodeB 使用的電量至少是 4G 基站的兩倍。運(yùn)營(yíng)商在電力上的花費(fèi)越多，就越難以為他們的 5G 服務(wù)定價(jià)并獲得有競(jìng)爭(zhēng)力的利潤(rùn)。

一些運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)嘗試使用 8T8R 和 32T32R 多輸入多輸出 (MIMO) 天線系統(tǒng)來(lái)代替 64T64R。這會(huì)減少電力消耗，但會(huì)導(dǎo)致性能權(quán)衡。另一個(gè)問(wèn)題：額外的功率放大器和信號(hào)處理增加了功率要求，但沒(méi)有提供額外的空間和冷卻。

盡管 5G 被宣傳為比 4G 更節(jié)能，但需要注意的是，這種比較是基于給定能耗單位傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)。在使用毫米波和小型蜂窩的城市和郊區(qū)部署中，這種效率被所需的更多小型蜂窩所抵消，從而增加了整體功耗。