摘要：直流远供技术可以有效解决无法获取电源或者电源引入成本特别高的站点设备供电问题，解决特殊场景、特定需求站点供电难题，远程供电基站不需要建设机房，不需要配置基站空调、开关电源、蓄电池等电源配套设备，可以节约基站建设投资、加快建设速度、降低基站后期运行成本及维护工作量，实现节能减排。本文通过远供系统试点安装及测试数据，分析介绍了移动基站远程供电系统的技术方案、安全保障、投资对比、项目实施及使用场景，对移动通信基站的节能减排有借鉴和推广作用。
关键词：移动基站、远程供电、投资对比、应用场景
1．概述
随着移动通信网络技术和PON技术的发展与应用，分布式基站系统和EPON网络成为主流的网络建设项目，大量的RRU设备（射频拉远单元）和ONU设备安装在远端侧，设备所处的运行环境较差（未配置空调，且容易受各种干扰），传统方式是配置UPS或48V户外一体化电源的供电方式，但后备电池容量较小，放电时间只有3～5个小时，在设备运行一段时间后，不可避免会受到停电时间偏长、电池老化等影响，而且电池的偷盗问题非常严重，从而引起RRU设备和ONU设备不能正常供电而断站的故障率比较普遍。
为提高移动网络建设中分布式系统RRU基站 (如：城市密集中心宏覆盖、室内分布、高铁和道路沿线覆盖、村通、直放站、干放等) 和EPON网络ONU设备的电源保障能力；提高电源运行维护效率，降低运行成本。因此，我们在网络规划建设时，可考虑应用高压直流远程供电系统，为不同场景的远端设备提供不间断供电的电源保障。直流远供基本电气原理方框图如下所示：
其原理为将局端的-48V电源进行升压后进行远距离传输，在远端通过电源适配器将高压转成设备可用的-48V低压，供设备使用。
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2．各厂家设备试用情况
远程供电方式以宏基站、模块局或中心机房的-48V供电系统为依托，经过直流升压，通过铺设光电同路专线电缆给特殊场景基站系统供电。远程供电方式基站不需要建设机房，不需要配置基站空调、开关电源、蓄电池等电源配套设备，可以节约基站建设投资、加快建设速度、降低基站运行成本、降低后期维护工作量，实现节能减排。为了对直流远供的性能及运行状态有一个更直观的认识，2011年4月邀请了三个厂家在南宁对不同距离的基站（0.97公里~4.7公里）进行了试点安装及开通测试，各厂家测试情况详见下表： 项目 局端站点 远端站点 厂商1 南宁翡翠园旁便民菜市路灯站 南宁恒大苹果园路灯站 厂商2 南宁区党校；南宁南坛入口 南宁英华路尾路灯站；南宁金沙湖 试点1、南宁区党校-英华路尾路灯站：2*6 mm2铜电缆规格及长度 2*10 mm2铝芯电缆，局端-远端1.2km 芯电缆，局端-远端970m 试点2、南宁南坛入口——南宁金沙湖：2*16 mm2铝芯电缆，长度4700m 2*16 mm2铝芯电缆，长度3000m 厂商3 宾阳六乜水库一 宾阳六乜水库二 试用站点 情况 局端设备外形 局端设备高度 局端设备功率 4U（单框） 4U（单框） 4U（单框）
2台室内型设备并联，输出总功率3000W*2 = 2台室内型，输出总功率2400W*2 = 4800W，输出直型号 AW48.380P-A 室内型 1台，输出总功率 2
项目 厂商1 6000W，输出直流高压在200V~400V之间连续可调 厂商2 流高压在240V~380V之间可调。 厂商3 为2400W 远端设备外形 远端设备高度 每台1.5U 每台2U 每台1U
远端设备功率 5台1.5U室内型，输出总功率800W*5 = 4000W 型号 GPE4890B 室内型 1台，输出总功率为4800W 两台室内型，输出总功率为1600W*2 = 3200W 设备防雷功能 设备集成度 监控单元 监控液晶屏 运行状态 有 较低 有 数码管，无在线操作功能 目前运行稳定，远端基站供电正常 有 较高 有 液晶屏，可在线进行参数设置 目前运行稳定，远端基站供电正常 有 较高 有 无 目前运行稳定，远端基站供电正常
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3．直流远供建设方式与传统建设方式对比
通过以上2011年4月南宁地区不同场景基站分析，直流远供建设方式与传统建设方式投资对比数据如下： 3.1 序号 直接投资对比分析（不含维护成本及电费） 远端站名 常规市电报装施工价格(万元) 引电费 南宁恒大苹果园路灯站 开关电源 150AH电池2组 电源设备搬运费 空调设备费 引电费 开关电源 2 南宁铜鼓岭路灯站 150AH电池2组 电源设备搬运费 空调设备费 引电费 南宁英华路尾路灯站 开关电源 150AH电池2组 电源设备搬运费 空调设备费 引电费 开关电源 4 南宁金沙湖基站 150AH电池2组 电源设备搬运费 空调设备费 引电费 宾阳六乜水库二基站 开关电源 150AH电池2组 电源设备搬运费 空调设备费 合计 6 1.1 直流远供方案施工价格 2台3000W局端 3.6 5台800W远端 2.4 共计：9.77万元 1 0.9 共计：8.9万元 1.2km电缆报价 1.37 0.05 0.85 6 1.1 电缆施工费 2.4 2台3000W局端 3.6 5台800W远端 2.4 1 共计：8.7万元 0.9 共计：8.9万元 0.85km电缆报价 0.05 0.85 6 1.1 电缆施工费 1.7 2台2400w局端 3.5 1台4800w远端 1.1 2.1 2 共计：8.7万元 3 0.9 共计：8.9万元 1km电缆报价 0.05 0.85 25 1.1 0.9 0.1 0.85 25 1.1 0.9 0.1 0.85 82.7万元 共计：大概28万元 共计：大概28万元 电缆施工 1台2400w局端 1.7 1台2400w远端 0.8 4.7km电缆报价 5.5 电缆施工 9.4 共计：17.4万元 1台2400w局端 1.2 2台2400w远端 1.6 3km电缆报价 电缆施工 5.5 6 58.9万元 共计：14.3万元 5 （注：铺设光电同路远供电缆施工费用按2万元/公里计算）
以上数据对比分析可以看出，直流远供建设方式与传统建设方式直接投资（不含维护及电费成本）基本接近，但在特殊站点（无法获取电源或者电源引入成本特别高站点）直流远供建设方式比传统建设方式节约投资近40%。直流远供技术可以有效解决无法获取电源或者电源引入成本特别高的站点设备供电问题，解决特殊场景、特定需求站点供电难题，尤其在建站速度、建设成本、日常维护、安全防盗等方面都具有一定的优势。
以南宁金沙湖基站为例，该站地理位置偏僻，如自行报装市电的话成本很高，大概需要25万元左右【金沙湖基站由于位于环城高速路边的高山上，市电引入接入难度极大，最初找供电局，大概预算如下：预算总费用25万元，其中高压部分线路150米，约10万元（直埋线路、跨环城高速路、青苗补偿）；架空低压线路50米，约0.58万元；变压器设备费用约3万元；变压器房约3万元；负控设备余额2万元；智能开关约7万元；（注：现在南宁
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市拉高压，只要是安装变压器的，供电局都统一要求有变压器机房、负控设备以及智能开关）】，原先我公司与中国移动公司接触，想从金沙湖基站附近的移动公司基站处引入市电，但对方未同意，现我方采用直流远供方案之后，工程报价大约为17.4万元左右，低于市电报装的成本。目前基站已正常开通使用，倒反附近的中国移动基站因近期市电中断的原因，每天都需要维护人员上站发电，两台发电机轮流倒换对设备供电，加上基站位于车辆无法到达的山坡，发电燃油补给只能靠人力搬运上山，通信保障十分不便。 3.2
全成本对比分析（含运维及电费）
局端无需扩容全成本分析：以分布式基站为例（局端-远端2KM，市电引入2KM按8万元测算），说明传统方式与直流远供方式成本对比如下：
传统建设方式(万元) 3*30A室外型开关电源1架 150AH铅酸蓄电池2组 交流配电箱 油机切换箱 电池恒温箱 机房装修 市电 空调设备费 地网 监控 桅杆 电源设备安装费 建设费合计 场地租赁（年计） 代维费（年计，308元/月） 电源修理费（年计） 1.02 0.86 0.1 0.05 1.24 0.6 7 0.85 0.6 0.4 1.3 0.55 14．57 1.1 0.37 0.05 直流远供方式（万元），远端-局端2KM计算 局端600W*4 远端3200W（满配2个模块含防雷） 2km电缆2*2.5mm / / 机房装修 / / 地网 监控 桅杆 铺设光电同路远供电缆施工 建设费合计 场地租赁（年计） 代维费（年计） 电源修理费（年计） 1.2 0.8 0.4 0 0 0.6 0 0.6 0.4 1.3 4.5 9.8 1.1 0.28 0.05 0.70 设备电费（年计，按800w计列,每kwh0.89元） 0.62 空调、温控柜电费（年） 运营费合计 0.72 2.86 设备电费（年计，按设备功率800w以及线路损耗118w计列,每kwh0.89元） 空调、温控柜电费（年） 运营费合计 0 2.13 局端需要扩容全成本分析（端局建议为室内站）：同样以分布式基站为例（局端-远端2KM，市电引入2KM按8万元测算），说明传统方式与直流远供方式成本对比如下： 传统建设方式(万元) 3*30A室外型开关电源1架 150AH铅酸蓄电池2组 交流配电箱 油机切换箱 电池恒温箱 机房装修 市电 空调设备费 地网 监控
1.02 0.86 0.1 0.05 1.24 0.6 7 0.85 0.6 0.4 直流远供方式（万元），远端-局端2KM计算 / 新增300AH蓄电池2组（端局扩容） 新增50A开关电源模块3块(端局扩容) 局端600W*4 远端3200W（满配2个模块含防雷） 2km电缆2*2.5mm 机房装修 地网 监控 5 0 1.8 0.6 1.2 0.8 0.4 0.6 0.6 0.4 传统建设方式(万元) 桅杆 电源设备安装费 建设费合计 场地租赁（年计） 代维费（年计，308元/月） 电源修理费（年计） 1.3 0.55 14.57 1.1 0.37 0.05 直流远供方式（万元），远端-局端2KM计算 桅杆 铺设光电同路远供电缆施工 建设费合计 场地租赁（年计） 代维费（年计） 电源修理费（年计） 计列,每kwh0.89元） 空调、温控柜电费（年） 运营费合计 1.3 4.5 12.2 1.1 0.28 0.05 0.70 设备电费（年计，按800w计列,每kwh0.89元） 0.62 空调、温控柜电费（年） 运营费合计 0.72 2.86 设备电费（年计，按设备功率800w以及线路损耗118w0 2.13 （1）由上述分析可以看出，相比传统建设方式，采用直流远供的基站单站建设成本可节约
2.4万元（局端需扩容，市电引入按7万元计）或者4.77万元（局端不需扩容，市电引入按7万元计），每站每年运营成本可节约近0.73万元，效益可观。
（2）基站远程供电后，虽然供电线路上的损耗会增加10%~15%左右，但是没有了远供基站空调和温控柜的用电，可以减少40%左右的基站用电。
（3）户外基站采用直流远供之后，去除了体积较大的户外开关电源柜和电池箱，可以减少远端基站占地面积的要求，降低远端基站建设成本，并有利于改善基站的通信安全状况，因为从目前来看户外基站被盗案的主要针对目标就是站上的大规格铜芯电缆和蓄电池组，采用直流远供方案后就可令盗贼无电池，无市电可偷。 3.3
安全技术保障
直流远供安全性主要由以下几点：
1、直流供电系统采用悬浮供电方式（与大地悬浮隔离），系统运行与市电网相对隔离。网络维护人员的维护操作全过程避免了与交流市电的接触，相对于传统的交流市电供电方式提高了安全性。
由于采用悬浮供电的方式，因此人在抓住其中任何一根裸电缆时，都不会和大地构成回路，因此一定程度上可以避免电击事件的发生。
2、馈电线路运行出现任何异常状态时，可以关闭输出、发出告警并上传（开路）。 3、直流供电输出悬浮技术提高了防雷击能力
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4．直流远供技术应用场景分析
4.1受电设备为-48V输入的低功耗通信设备。
适用场景：主要应用于覆盖低话务的农村以及城郊或者道路站点，通信设备一般为直放站或者单RRU（功率在500w左右）。
在局端安装一个远供电源，将-48V直流电压升高至380V后，传输至远端，经过降压设备将电压降至设备可接受的输入电压水平。
高压直流电可传输的距离主要与受电设备功耗以及电缆截面大小有关，在设备功耗确定（500w）的条件下，从下表可以看出传输距离与电缆截面大小的关系。
传输距离 (m) 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 6000 7000 10000 局端380V输出 电缆截面 (mm) 1.5 1.5 2.5 2.5 2.5 4.0 4.0 4.0 4.0 6.0 6.0 10.0 电缆投资(万元) 2.35 3.52 4.75 5.93 7.12 8.52 9.73 10.95 12.17 14.89 17.37 25.92 线路功率 远端输入 电缆截面 损耗(w) 电压(v) 87 171 115 171 270 133 171 223 315 171 247 171 324 283 309 283 247 300 283 263 233 283 254 283 (mm) 2.5 4.0 6.0 6.0 10.0 10.0 10.0 10.0 16.0 16.0 16.0 25.0 局端280V输出 电缆投资(万元) 2.37 3.65 4.96 6.20 7.78 9.07 10.37 11.66 13.59 16.30 19.02 29.24 线路功率 远端输入 损耗(w) 电压(v) 101 92 78 107 68 83 101 121 71 92 116 101 233 237 242 230 247 240 233 225 245 237 227 233 备注：远端受电设备功率为500W，根据厂家提供的资料，远端电压输入电压在140V~380V之间均可正常工作。表格中电缆规格均为铠装铝缆，每公里敷设成本按2.2万估列（后续计算均按此成本估算）。
从上表可以看出，随着传输距离的增加，电缆投资急剧增长。主要的费用是产生于电缆的敷设费用。同时，不同的电压输出等级带来的是不同的功率损耗，反应在局端上面就是必然的电费浪费。因此在直流远供的实际应用中，根据局端远端的距离，需要选择合适的局端输出电压，以及考虑相应的功率损耗之间的关系，对节约工程投资以及运营成本有重大的意义。 4.2
受电设备为-48V输入的分布式或者一体化基站通信设备。
适用场景：主要应用于覆盖局端距离与远端距离较近，话务较高的城郊、厂矿或者村舍等区域。以华为DBS3900一体化基站为例，华为DBS3900分布式基站最大功耗可达到0.8kw。据此分析传输距离与电缆截面的关系。
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传输距离 (m) 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 6000 7000 局端380V输出 电缆截面 (mm) 1.5 2.5 2.5 4.0 4.0 6.0 6.0 6.0 10.0 10.0 10.0 电缆投资(万元) 2.35 3.56 4.75 6.08 7.30 8.68 9.92 11.16 12.96 15.55 18.14 线路功率 远端输入 电缆截面 损耗(w) 电压(v) 314 252 569 273 432 239 314 432 184 252 353 222 247 273 309 289 264 222 297 283 247 297 (mm) 4.0 6.0 10.0 10.0 10.0 16.0 16.0 16.0 25.0 25.0 25.0 局端280V输出 电缆投资(万元) 2.43 3.72 5.18 6.48 7.78 9.51 10.87 12.23 14.62 17.54 20.47 线路功率 远端输入 损耗(w) 电压(v) 162 162 118 162 217 133 162 194 118 152 193 233 233 244 233 220 240 233 225 244 235 226 由上表可以看出传输距离在4.5km以内局端采用380V电压输出比较有利，超过4.5km局端采用380V电压输出线路损耗则比较大。在用280V高压传输的条件下，随着传输距离的增加，电缆截面积增加幅度较大，加大了投资和施工难度。采用380V高压传输时，则功率损耗较大，在实际应用中需要找到二者的一个平衡点。 4.3
受电设备为-48V输入（小功率设备，如直放站、单RRU站等），应用于公路铁路等。
在局端向道路两端各拉出一段高压直流电缆，沿途的基站设备均可接到该电缆上面。这
种建设方式投入较小，但是一旦局端站点出现问题，将不可避免整段道路的信号覆盖都将受到影响。因此这种模式只适用于一些重要性很低的道路覆盖。 4.4
应用场景分析总结
通过以上分析，直流远供系统随着传输距离的增加，线路投资急剧上升。随着用电设备功率的增加，局端电源转换设备的投资增加较大。所以远程供电系统需要核算合适的距离和合适的用电设备功率以及长期运行线路功率损耗造成的用电率下降。
1、根据分析计算和试验站测试数据，从建设成本考虑，拟定直流远供系统适用场景总结如下： 适用场景 道路、低话务 村圩等 话务较高的城郊、
设备 直放站 或RRU 功率 最大500W 远端 600W室外型 室内型3200W 近端 2000W 4000W 电缆类型 距离（公里） 建议控制在 2*2.5mm 建议控制在 2*10mm 8
最大传输 远端电源含防雷 （2个模块，含防雷） 2.5km以内。 铠装铝缆 一体化设备 最大1600W 厂矿或者村舍、路灯塔等 话务较高的城郊、 厂矿或者村舍、路灯塔等 分布式 最大800W (2个模块，含防雷） (4个模块，含防雷） 2.5km以内。 铠装铝缆 室内型3200W 3000W 建议控制在 2*4mm (2个模块，含防雷） (4个模块，含防雷） 2.5km以内。 铠装铝缆 （注：从网络安全和投资角度考虑，建议局端站点选择室内站点）
2、对于部分道路或偏远地区站点，距离远，市电引入困难，且市电报装费用较高的，可以考虑用直流远供予以解决，下面主要从线路功率损耗的角度考虑，拟定直流远供系统适用场景总结如下： 适用场景 道路、低话务 村圩等 话务较高的城郊、 厂矿或者村舍、路灯塔等 话务较高的城郊、 厂矿或者村舍、路灯塔等 设备 直放站 或RRU 一体化设备 功率 最大500W 远端 600W室外型 近端 2000W 最大传输 距离（公里） 建议控制在 电缆类型 2*6mm 远端电源含防雷 （2个模块，含防雷） 5km以内。 铠装铝缆 室内型3200W 4000W 建议控制在 2*16mm 最大1600W (2个模块，含防雷） (4个模块，含防雷） 4km以内。 铠装铝缆 室内型3200W 3000W 建议控制在 2*10mm (2个模块，含防雷） (4个模块，含防雷） 4km以内。 铠装铝缆 分布式 最大800W （注：从网络安全和投资角度考虑，建议局端站点选择室内站点）
5．2011年移动网工程直流远供建设节约成本分析
以2011年移动网工程为例，2011年W网工程站点数共1045站，G网工程站点数共1332
站，其中可研报告中W网采用直流远供的站点共21站，G网采用直流远供的站点共41站，直流远供系统用铝芯电缆共计采购205.5km。
根据目前直流远供站点局端的情况，预计室内局端站扩容电池及开关电源20站，预计投资48万元（增加300AH蓄电池2组，更换50A开关电源模块3块，预计扩容投资大约为2.4万元/站）。 从本期工程直流远供系统运用的场景来看，基本上都是点对点（即一个局端站点对应一个远端站点）的应用方式。根据第三章的分析，按此推算本期62套直流远供可节约工程建设资金247.74万元，每年可以节约运营成本45.28万元。具体分析如下表所示：
项目 单站建设成本 单站每年运营成本 室内局端站扩容电池及开关电源20站（增加300AH蓄电池2组，更换50A开关电源模块3块，预计扩容投资大约为2.4万元/站） 62个站直流远供系统建设成本 62个站总建设成本（合计） 62个站点每年总运营成本（合计） 直流远供方式 传统建设方式 对比（传统-直流远供） （单位：万元） （单位：万元） （单位：万元） 9.80 2.13 14.57 2.86 4.77 0.73 48.00 - - 607.60 655.60 132.04 - 903.34 177.32 - 247.74 45.28 建在2011年移动网工程建设中进行小范围应用，积累及总结直流远供系统建设经验，
加快建站速度、降低基站建设及运行成本、减少后期维护工作量，实现节能减排，并为下期工程应用做好准备。
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6．总结
传统供电方式特点：部分站点外接市电引入困难，报装时间长；部分站点外接市电可用性低，易受业主拉电限电；加装电表，每月抄表、支付电费，工作量大，站点分散，管理困难；每个站点配置电池、开关电源、空调、温控柜等，后期维护量大、成本高；建设成本高，空调能耗大，维护工作量大。
直流远供供电方式特点：直流远供技术可以有效解决无法获取电源或者电源引入成本特别高的站点设备供电问题，解决特殊场景、特定需求站点供电难题，尤其在建站速度、建设成本、日常维护、安全防盗等方面都具有一定的优势，特别是在有效降低运营成本实现节能减排方面效果突出。但是，远供技术也不是万能的，如抗自然灾害和外力破坏，远供线路故障后远端基站不能通过油机发电恢复业务，对传输环上的基站供电安全性较低，所以不能完全替代市电引入的本地供电方式，对地理位置重要、话务量高、耗电功率大、远供距离远的基站不适用。在一些级别较低、就近取电不方便或市电不可靠、基站选址困难、远供设备功耗小、远供距离2500m以下的覆盖型站点、小型户外一体化基站、分布式基站、路灯站的RRU、直放站、室内分布系统基站等较适合。直流远供技术特点及适用情况总结如下：
1、直流远供技术可以有效解决无法获取电源或者电源引入成本特别高的站点设备供电问题，解决特殊场景、特定需求站点供电难题，尤其在建站速度、建设成本、日常维护、安全防盗等方面都具有一定的优势。
2、从长远的角度来看，采用直流远供方案理论上未必会提高户外基站的建设和维护成本。首先，采用传统的“户外开关电源柜 + 蓄电池组”的方案，单站电源设备的成本大约在2万元左右，再加上数万元至十几万元不等的市电报装费用后，总成本与直流远程供电方案相比较高，但传统户外基站的蓄电池组普遍工作环境较为恶劣，电池使用寿命通常较短，变相提高了后期的电池维护和更换开支，且不能有效保证基站在停电之后的通信效果（尤其是偏远站点），而采用直流远供方案之后，只要合理选址，尽量选择局端站点为交通方便且带有机房空调的宏站，就可以较好地保证局端基站蓄电池组的放电时长和使用寿命，电池更换也更为方便。
3、相比传统建设方式，采用直流远供的基站单站建设成本可节约2.4万元（局端需扩容，市电引入按7万元计）或者4.77万元（局端不需扩容，市电引入按7万元计），每站每年运营成本可节约近0.73万元，效益可观。
4、基站远程供电后，虽然供电线路上的损耗会增加10%~15%左右，但是没有了远供基站空调和温控柜的用电，可以减少40%左右的基站用电。
5、户外基站采用直流远供之后，去除了体积较大的户外开关电源柜和电池箱，可以减少远端基站占地面积的要求，降低远端基站建设成本，并有利于改善基站的通信安全状况，因为从目前来看户外基站被盗案的主要针对目标就是站上的大规格铜芯电缆和蓄电池组，采用直流远供方案后就可令盗贼无电池，无市电可偷。
6、随着传输距离的增加，电缆投资急剧增长。主要的费用是产生于电缆的敷设费用。同时，不同的电压输出等级带来的是不同的功率损耗，反应在局端上面就是必然的电费浪费。因此在直流远供的实际应用中，根据局端远端的距离，需要选择合适的局端输出电压，以及考虑相应的功率损耗之间的关系，对节约工程投资以及运营成本有重大的意义。 7、直流远供方案需要远端基站附近几公里范围内有工作环境较为安全的局端基站（有机房）来配合实施，且必须保证局端机房具有足够大的后备蓄电池容量（或有足够的电池扩容放置空间），因为蓄电池将同时供给本端及远端两个站点的供电，此外还要勘察是否具备布放直流远供电力电缆的施工条件。这些都是该方案的局限性。 8、不建议将局端机房设在传输POP点，以确保通信安全。
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