基站機房建設那點事,這應該是最全的了

一、機房典型建設方案

1.1. 機房建設主要內容及相關標準規范

基站的機房建設一般包括以下內容:

1)土建裝修工程;

2)電氣、照明、外電引入工程;

3)空調工程;

4)防雷和接地工程;

5)消防、安保工程;

6)機房動力環境監控;

相關國家和行業標準規范(部分)

行業標準《通信建筑抗震設防分類標準》(YD 5054-2010);

行業標準《電信設備安裝抗震設計規范》(YD 5059-2005);

行業標準《通信局(站)節能設計規范》(YD 5184-2009);

行業標準《電信機房鐵架安裝設計標準》(YD/T 5026-2005);

行業標準《中小型通信機房環境要求》(YD/T 1712-2007);

行業標準《租房改建通信機房安全技術要求》(YD/T 2198-2010)

1.2. 機房建設方案分類

1)掛墻安裝

在沒有機房的情況下,如有樓梯間等狹小空間,可考慮采用掛墻安裝的方式進行設備安裝。

2)抱桿安裝

在沒有機房的情況下,可考慮采用抱桿安裝的方式進行設備安裝。

3)一體化機柜


一體化機柜內可安裝蓄電池、DC模塊、BBU、RRU、傳輸設備等,占地面積小,擴容靈活。

4)鐵籠/籠架



鐵籠這種安裝方式一般在農村使用較多,所以需要考慮防盜等因素。其典型配置如下:

5)租賃機房


租賃機房這種情況下,可根據租賃機房的面積、布局、承重情況進行設備的合理擺放,其典型配置如下所示:

6)土建機房


新建土建機房這種情況下,機房內的設備、布局等和租賃機房類似,但是在桿塔和外電引入上會存在較大的差異:

7)集成倉


集成倉也叫一體化機房,根據其材質、外觀、結構等可細分為很多種,使用靈活。

(1)集成倉在樓頂使用時基本同租賃機房;

(2)集成倉在地面使用時基本同土建機房。

1.3. 機房建設方案對比表


1.4. 不同場景下的機房建設類型(市區、郊區鄉鎮)

1.5. 不同場景下的機房建設類型(農村)

1.6. 機房可共建共享方式的場景

受約束條件的限制,設備安裝需要考慮不同的方式。在以下場景中,可考慮進行共建共享:

下面將主要針對能共建共享的機房進行討論研究。

1.7. 機房與鐵塔的位置關系(鐵塔與機房一體)

1.8. 機房與鐵塔的位置關系(鐵塔與機房分離)



1.9. 運營商建設需求分析

三家運營商目前的系統制式比較多,從各自網絡發展演進來看,后續移動、電信將減少3G站點的投資,聯通減少2G站點的投資,因此本次進行資源估算時暫不考慮這幾套系統的需求。


通信設備數量估算( RRU上塔)

RRU上塔時,機房內容需要安裝的機柜數量如下:

通信設備數量估算( RRU不上塔)

RRU不上塔時,機房內容需要安裝的機柜數量如下:

1.10. 機房面積需求分析

共享模式一:三家運營商共機房(推薦模式)。該場景機房占地面積較小,共用電源,投資較小。但由于三家運營商的設備都在同一機房內,在設備管理和維護上可能與現有制度存在一定差異,需進一步協調,制定統一的管理辦法;

共享模式二:三家運營商各自獨立機房。該場景機房占地面積較大,一般各自建獨立電源,投資較大;管理維護較方便;


注:上圖機房面積估算主要解決基站設備擺放和接入問題,暫未考慮其他項目(如接入、匯聚機房的設備等)需求。

采用共享模式一的面積需求:

橫向:5個設備位3米;一個掛墻位置1米;維護空間1米,共5米;

縱向:

三家運營商:

每家1行設備,需要1.5米;3家需要4.5米;一個掛墻位置1米;維護空間1米;

兩家運營商:

每家1行設備,需要1.5米;2家需要3米;一個掛墻位置1米;維護空間1米;

一家運營商:

每家1行設備,需要1.5米;1家需要1.5米;一個掛墻位置1米;維護空間1米;

注:RRU不上塔時,可通過龍門架安裝在機房內,但需占用機架位。

1.11. 鐵塔建設需求分析

各運營商需要同時新建、且新建時三家都需要3個以上系統的站點比例不是很大,而且目前各運營商也有采用寬頻天線、或多頻天線將系統合路方式進行網絡建設。因此,新建鐵塔站主要場景為滿足5~7個制式系統的建設需求;

考慮未來發展和社會其他行業的通信需求,鐵塔設計應作一定資源預留,結合集約化、標準化的考慮,對于含平臺的鐵塔標準化設計,主要考慮兩種情形:

四平臺方案:滿足8個制式系統獨立天線需求。

三平臺方案:滿足6個制式系統獨立天線需求。

對于景觀塔、樓頂拉線桅桿、路燈桿塔等不含平臺的塔桅,根據系統間垂直隔離距離要求進行塔桅的設計??紤]這些塔桅因高度、美化、及天線掛高要求等因素的限制,一般只可設置2~3層支架,滿足2~3個制式系統。

注:每個制式系統按照3副天線/站(即定向3扇區站)考慮。

二、電源系統建設原則

2.1. 國家和行業相關標準規范

相關工程建設規范(部分)

《通信電源設備安裝設計規范》(GB 50XXX-201X)(報批稿)    

《通信高壓直流電源系統工程設計規范》(GB 50XXX-201X)(報批稿)

《通信電源設備安裝工程設計規范》(YD/T 5040-2005)——目前通信電源設計的主要依據;

《 通信電源設備安裝工程驗收規范》(YD 5079-2005)

《 通信電源設備安裝工程施工監理暫行規定》(YD 5126-2005)

相關產品技術規范(部分)

《 通信基站用交流配電防雷箱》(YD/T 2060-2009)    

《 通信用高頻開關整流器》(YD/T 731-2008)

《 通信用閥控式密封鉛酸蓄電池》(Y/DT 799-2010)

《 通信系統用戶外機柜一般要求》(YD/T 1537-2006)

《 通信電源用阻燃耐火軟電纜》(YD/T 1173-2010) ……

2.2. 常見基站供電方式


2.3. 典型宏基站電源系統圖


運行方式:

1)基站使用市電作為主用電源,移動油機作為備用電源。當市電正常時,由市電電源供基站用電;當市電檢修或故障停電時,由移動油機供電。市電與移動油機的轉換在各站內雙電源轉換箱上進行。油機未供電時,由蓄電池組放電供電。

2)直流配電系統應具有兩級電壓切斷裝置,第一級先切斷基站負荷(優先保證傳輸設備用電),第二級為電池放電至終止電壓時切斷電池(保護電池)。

2.4. 基站電源設備配置原則

1)開關電源設備配置原則

(1)機架容量:滿配容量應按遠期考慮,由于多運營商共用機房,建議不小于600A 。

(2)模塊配置:按本期負荷配置,整流模塊數按n+1冗余方式配置,目前常用的模塊規格為30A和50A,建議新建電源系統采用高效模塊并具備模塊自動休眠等節能功能。

(3)直流配電單元:直流配電回路應滿足無線、傳輸、監控等設備需求;應具備二次下電功能,以保障傳輸等重要設備;同時直流熔絲或斷路器端子應可靈活擴容和不停電更換。

2)蓄電池配置原則


(1)行業標準要求:

采用二類市電的基站,無線設備按1~3小時配置蓄電池;三類市電基站,無線設備按2~4小時配置蓄電池(基站供電類別一般為三類市電)

(2)部分省運營商要求:

移動:市區基站≥3h;城郊及鄉鎮基站≥5h;農村及山區基站≥7h 。還有些地區補充根據是否VIP基站、是否配有固定油機來進一步調整放電時間。

電信:核心城區3小時,其他城區5小時,郊區鄉鎮7小時,山區10小時,如果面積或承重不滿足,可適當減少容量。

聯通:根據基站位置、重要性等,后備時長要求3-7小時。

(3)基站常用電池配置:

宏基站:200、300、500Ah/48V。室外站:100、150Ah/48V。 一般每站配2組電池,少部分地區配1組(不推薦)

3)交流設備配置原則


(1)各新建基站的交流供電系統建議就近引入較可靠的380V市電(距離較遠時可采用10kV市電引入,在基站附近新建變壓器),每站一般配置1個380V/100A或380V/63A掛墻式交流配電箱(容量應滿足基站遠期需求),輸出分路及容量應滿足開關電源、空調、照明、插座等的需求。

(2)配置 1個浪涌保護器SPD(可內置在配電箱內,Imax根據基站位置和行標要求確定)。

(3)配置1個油機/市電轉換屏,亦可于交流配電箱內設置移動油機/市電轉換開關。

2.5. 基站典型電源配置方案


如由各運營商各自進行電源建設,則按照各自需求配置。

2.6. 分布式基站電源供電方案

注:

1)遠供電壓應注意滿足遠端設備輸入要求:48V設備,回路壓降應小于3.2V;220V設備,回路壓降應小于22V。

2)遠供電纜載流量應滿足最大負載要求??刹捎眠h供專用鋁芯電纜(較便宜,需注意抗氧化等工藝要求)、銅纜(較貴、易盜)、或者復合光纜(方便敷設,但需注意施工和維護安全);

2.7. 電源系統節能減排技術及措施

高效開關電源

鐵鋰電池和耐高溫電池

新能源

以上三種新能源技術均綠色環保,但由于價格偏高,目前只在少部分場合應用。

相關標準,已有多項國標;行標:YD/T 1669-2007離網型通信用風光互補

供電系統; YD/T 1073-2000通信用太陽能供電組合電源。

三、空調配置原則

3.1. 國家和行業相關標準規范

相關工程建設規范(部分)

相關產品技術規范(部分)

《 房間空氣調節器能效限定值及能效等級》(GB 12021.3-2010)   

《 通信機房用恒溫恒濕空調系統》(YD/T 2061-2009)

《 通信局站用智能新風節能系統》(YD/T 1969-2009)

《 通信局(站)用智能熱交換系統》(YD/T 1968-2009)

《 中小型電信機房環境要求》(YD/T 1712-2007) ……

3.2. 典型基站空調設備


3.3. 空調典型配置計算

設備發熱估算法

發熱量由設備發熱量和機房環境熱負荷兩部分組成,如已確定設備的耗電量估算值,優先考慮采用設備發熱估算法 :

Qt=Q1+Q2

Qt:總制冷量(kW)

Q1: 室內設備負荷(=終端設備功率×同時利用系數,如0.8)

Q2: 環境熱負荷(=0.10kW/m2 ×機房面積)

備注:設備耗電需按不同面積下擺放設備情況統計;空調若未確定型號,能效比可取2.8。

3.4. 空調布置安裝原則

新建基站的空調節能方案應考慮基站所處地區的氣象環境因素、機房建筑結構、設備布局、設備功耗、空調氣流組織等因素,通過技術經濟比較選出最優的綜合節能方案:

1)室內機:基站空調室內機的安裝位置應考慮氣流組織合理,設備前進風、后出風,避免氣流短路。

2)室外機:基站空調室外機平臺宜靠近空調室內機設置,室外機平臺宜敞開,朝向不宜西向,因條件限制設于西向的,應采取有效的遮陽措施。設于屋頂的室外機平臺,宜設置遮陽。室外機的通風應順暢,保證散熱效果。

3)內外機距離:基站空調室內機和室外機布置水平距離和垂直距離應盡量短,室內、外機連接的冷媒管道應做好保溫處理,以免降低效率。

3.5. 空調節能減排技術及措施

1)智能通風

原理:當室內外環境滿足開啟條件時,啟動風機,通過出風口和進風口,不斷的引入低溫的室外空氣,排出高溫的室內空氣,從而達到降溫節能的目的。該系統通常通過控制裝置與空調實現聯動。

適用范圍:智能通風設備適用于基站常年室內外溫差較大(建議在5℃以上),通風條件比較好,空氣質量好的地區。在溫和地區,空調能耗平均降低30%左右。

注意事項:1)智能通風設備通常在室外溫度較低的時候才能工作,對基站所在地區的空氣質量與環境狀況要求較高。2)智能通風系統將室外空氣引入機房,會對機房環境產生一定的影響,需要相應的技術措施保證機房的溫度、濕度、潔凈度滿足通信設備運行需要。而且,在后續的運行中,濾網的更換會帶來維護量和成本的上升。3)生產廠家參差不齊,選用時應充分考慮廠家的技術實力、應用案例和售后服務。智能通風系統在冬季、春季和秋季節能效果明顯,測試時應注意考察全年的節能效果。

相關標準:YD/T1969-2009 通信局站用智能新風節能系統。

2)智能換熱

原理:該技術由兩套獨立的循環風道組成,室外冷空氣經過管道,進入室內換熱器與強制循環流動的室內熱空氣通過特制形狀的金屬換熱芯體進行熱量交換,從而降低室內溫度。該系統通常通過控制裝置與空調實現聯動。

適用范圍:智能換熱設備適用于基站常年室內外溫差大(建議在10℃以上),空氣質量對換熱效果影響不大;節電效率比智能通風系統低。在溫和地區,空調能耗平均降低15%左右。

注意事項:智能換熱系統只利用室外新風的冷量,室內空氣通過換熱冷卻后再被送回室內,避免室外空氣中的塵埃對基站內空氣潔凈度的影響,但該技術對室內外溫差要求較高,而且節能效率較智能通風低一半,使用時間越長,芯體內灰塵積累越多,將影響換熱效率。

相關標準,YD/T1968-2009 通信局站用智能熱交換系統.

3) 熱管空調

原理:在傳熱管內充注傳熱介質。該介質在傳熱管內為飽和狀態,并且在蒸發器內為液態,在冷凝器內為氣態。傳熱介質在冷凝器內放出熱量并冷凝為液體,順傳熱管向下流動,到達安裝于室內的蒸發器,在蒸發器內吸收室內的熱量,并變成氣體,沿傳熱管自然上升,然后到達冷凝器,并再次被冷凝成液體。如此不斷循環,使室內空氣的熱量傳輸到室外空氣中。

適用范圍:熱管空調設備適用于基站常年室內外溫差大(建議在10℃以上),空氣質量對換熱效果影響不大;節電效率比智能通風系統低。溫差超過10 ℃ 時,能效比可達到10以上。

注意事項:該技術能保證基站內空氣潔凈度,但對室內外溫差要求較高;設備體積較大,冷凝器底面必須高于蒸發器頂面,對安裝位置要求較高。目前該技術實際應用案例相對較少。

相關標準,已完成《通信基站用熱管換熱設備技術要求和試驗方法》報批稿。

4) 小型機房專用空調

機房專用空調機與舒適性空調相比,具有大風量、小焓差、有效的濕度控制、高空氣過濾效率、配置高能效比壓縮機、采用高靠性部件等特點。同時具有完善的控制、保護和告警功能,故障率低、壽命長、可維護性好。機房專用精密空調能效比和顯熱比高。機房專用空調的使用壽命空調是舒適性空調的近2 倍,機房專用空調的運行成本只有舒適性空調的68.6%。

建議在新建基站試點并逐步擴大小型專用空調的使用數量。

5) 基站用室內一體化節能型空調

原理是當外界溫度下降到能夠滿足室內熱負荷要求時,通過微處理控制器使壓縮機停止工作,并自動開啟電動排氣閘,引入外部冷空氣進行室內環境溫度的控制,以達到設計要求。此時,蒸發器風扇工作,壓縮機及冷凝器風扇處于停止工作狀態。因此,大大節省了能源。一臺空調可以節省20%~40%的電費。

建議在新建基站試點并逐步擴大新風空調一體機的使用數量。

相關標準:已完成《通信基站用節能型新風空調一體機技術要求和試驗方法》報批稿。

6) 空調室外機霧化噴淋

原理:通過對空調室外機進行霧化水噴淋,降低室外機的工作溫度。霧化冷卻裝置將水化為噴霧到室外機冷凝器散熱片上,霧化噴淋使蒸發速度加快,能夠吸收的熱量大大增加,在很短的時間在冷凝器背后局部降溫2℃~5℃,提高了空調制冷的能效,從而降低壓縮機負載,達到節能功效。若同時將空調的冷凝水加以處理回收利用,還可節約水資源。

節電率8%~21%。

減少空調外滴水。

安裝簡單方便,不需要拆機、移機等復雜過程。

注意事項:可能會產生水礦物質沉淀問題。

相關標準:暫無

四、動環監控建設原則

4.1. 國家和行業相關標準規范

相關工程建設規范(部分)

《通信電源集中監控系統工程設計規范》(YD/T 5027-2005)    

《 通信電源集中監控系統工程驗收規范》(YD/T 5058-2005)

相關產品技術規范(部分)

《 通信局(站)電源、空調及環境集中監控管理系統》(YD/T 1363-2005)    

第1部分:系統技術要求

第2部分:互聯協議

第3部分:前端智能設備協議

第4部分:測試方法

《 通信局(站)門禁集中監控管理系統》(YD/T 1622-2007)

《 通信局(站)圖像集中監控系統技術要求》(YD/T 1623-2007) ……

4.2. 動環系統網絡結構

各運營商及監控廠家均遵循行業標準要求的三級監控網絡結構:

圖中:

SC(CSC)為省級監控中心;SS(LSC)為地市級監控站;SU(FSU)為縣鎮級監控端局,SM為末端監控模塊。

目前:各大運營商的通信中心機房和重點基站已基本實現動環監控全覆蓋,普通基站和接入網點逐步實現了部分典型標桿站點的動環監控。

4.3. 動環系統典型設備


4.4. 模擬量監控和開關量監控

1) 模擬量監控:

動力設備:交流配電箱、開關電源、蓄電池組(單體監測可選)、避雷箱/器等

空調及環境設備:空調、溫度、濕度、煙感、明火、水浸、紅外侵入告警等

機房安全:消防、門禁、視頻等。

2)開關量監控:

注:可上傳的開關量告警內容需根據電源、環控箱的具體功能確定,上傳信號數量還需根據無線設備確定。

4.5. 傳輸及協議處理方式

主要傳輸方式:

IP

E1(雙向環、星形、單向環)

無線(3G、4G、短信等)

抽時隙

干結點

主要協議處理方式:

現場協議解析:

對現場智能設備的解析就地處理,該方式系統可靠性較高,響應速度快。但開放性不足,成本較高。

中心協議解析:

將現場智能設備的數據透明上傳至中心解析,該方式開放性較好,成本較低,但中心處理壓力大,監控中心故障時影響范圍較大。

五、防雷接地要求

5.1. 國家和行業相關標準規范

相關工程建設規范(部分)

《 通信局(站)防雷與接地工程設計規范》(YD 5098-2005)

相關產品技術規范(部分)

《 通信局(站)在用防雷系統的技術要求和檢測方法》(YD/T 1429-2006)    

《通信電源設備的防雷技術要求和測試方法》(YD/T 944-2007)

《 通信局(站)圖像集中監控系統技術要求》(YD/T 1623-2007) ……

5.2. 地網和地線排


5.3. 基站SPD(浪涌保護器)


5.4. 雷擊危害


5.5. 防雷接地技術的演進


5.6. 防雷接地設計要點

1)聯合接地

使各建筑物內的基礎接地體與其它專設接地體相互連通形成一個共用地網。設備的工作地、保護地等與建筑物的防雷地共用一組接地系統。

共用一個地網:建筑基礎接地體、專設接地體(含鐵塔的)互相連通形成共用地網,建筑防雷接地、室內接地均由公共地網引出。

同時機房內的電子設備的保護接地、邏輯接地、屏蔽體接地、防靜電接地等共用一組接地系統,各開關電源的工作地應與該接地系統連通,以獲得相同的電位參考點。

2)等電位連接


移動通信基站首選環型等電位連接,符合以下場合之一建議采用環型等電位連接:

●接地阻值大于10Ω

●基站建立在郊區、山區、室內孤立高大的建筑物

●地處中雷區以上,經常遭受雷擊的站點

●室內地線排的引入點由天面避雷帶引入

●由于條件受限,室內/外地線排由同一個接地點引入

3)TT供電系統的防雷(3+1模式)


TT供電系統(基站常用)

供電線進入局站后配電箱內SPD應采用“3+1”模式

●三相,相線對零線采用限壓型SPD,零線對地采用間隙型SPD

●單相,建議采用對稱“2+1”模式,防止相線與零線反接

其他設計要點

必須串接空開或者熔斷器,防止火災

4)分布式基站的防雷

分布式基站的特點:

●大部分以BBU共站形式出現,須防止分布式系統引入對原有防雷接地系統的破壞

●分布式基站類型(場景)多,根據RRU的供電方式有不同的防雷要求

(1)室外一體化UPS供電

(2)室外一體化直流電源供電

(3)交流電源遠供供電

(4)直流電源遠供供電

(1)、(2)在RRU側按小型通信基站處理,BBU側重點做好增加的光纜、GPS饋線接地;

(3)、(4)除RRU側外,在BBU側需增加重點電源口的防護。

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