基站机房建设那点事,这应该是最全的了

一、机房典型建设方案

1.1. 机房建设主要内容及相关标准规范

基站的机房建设一般包括以下内容:

1)土建装修工程;

2)电气、照明、外电引入工程;

3)空调工程;

4)防雷和接地工程;

5)消防、安保工程;

6)机房动力环境监控;

相关国家和行业标准规范(部分)

行业标准《通信建筑抗震设防分类标准》(YD 5054-2010);

行业标准《电信设备安装抗震设计规范》(YD 5059-2005);

行业标准《通信局(站)节能设计规范》(YD 5184-2009);

行业标准《电信机房铁架安装设计标准》(YD/T 5026-2005);

行业标准《中小型通信机房环境要求》(YD/T 1712-2007);

行业标准《租房改建通信机房安全技术要求》(YD/T 2198-2010)

1.2. 机房建设方案分类

1)挂墙安装

在没有机房的情况下,如有楼梯间等狭小空间,可考虑采用挂墙安装的方式进行设备安装。

2)抱杆安装

在没有机房的情况下,可考虑采用抱杆安装的方式进行设备安装。

3)一体化机柜


一体化机柜内可安装蓄电池、DC模块、BBU、RRU、传输设备等,占地面积小,扩容灵活。

4)铁笼/笼架



铁笼这种安装方式一般在农村使用较多,所以需要考虑防盗等因素。其典型配置如下:

5)租赁机房


租赁机房这种情况下,可根据租赁机房的面积、布局、承重情况进行设备的合理摆放,其典型配置如下所示:

6)土建机房


新建土建机房这种情况下,机房内的设备、布局等和租赁机房类似,但是在杆塔和外电引入上会存在较大的差异:

7)集成仓


集成仓也叫一体化机房,根据其材质、外观、结构等可细分为很多种,使用灵活。

(1)集成仓在楼顶使用时基本同租赁机房;

(2)集成仓在地面使用时基本同土建机房。

1.3. 机房建设方案对比表


1.4. 不同场景下的机房建设类型(市区、郊区乡镇)

1.5. 不同场景下的机房建设类型(农村)

1.6. 机房可共建共享方式的场景

受约束条件的限制,设备安装需要考虑不同的方式。在以下场景中,可考虑进行共建共享:

下面将主要针对能共建共享的机房进行讨论研究。

1.7. 机房与铁塔的位置关系(铁塔与机房一体)

1.8. 机房与铁塔的位置关系(铁塔与机房分离)



1.9. 运营商建设需求分析

三家运营商目前的系统制式比较多,从各自网络发展演进来看,后续移动、电信将减少3G站点的投资,联通减少2G站点的投资,因此本次进行资源估算时暂不考虑这几套系统的需求。


通信设备数量估算( RRU上塔)

RRU上塔时,机房内容需要安装的机柜数量如下:

通信设备数量估算( RRU不上塔)

RRU不上塔时,机房内容需要安装的机柜数量如下:

1.10. 机房面积需求分析

共享模式一:三家运营商共机房(推荐模式)。该场景机房占地面积较小,共用电源,投资较小。但由于三家运营商的设备都在同一机房内,在设备管理和维护上可能与现有制度存在一定差异,需进一步协调,制定统一的管理办法;

共享模式二:三家运营商各自独立机房。该场景机房占地面积较大,一般各自建独立电源,投资较大;管理维护较方便;


注:上图机房面积估算主要解决基站设备摆放和接入问题,暂未考虑其他项目(如接入、汇聚机房的设备等)需求。

采用共享模式一的面积需求:

横向:5个设备位3米;一个挂墙位置1米;维护空间1米,共5米;

纵向:

三家运营商:

每家1行设备,需要1.5米;3家需要4.5米;一个挂墙位置1米;维护空间1米;

两家运营商:

每家1行设备,需要1.5米;2家需要3米;一个挂墙位置1米;维护空间1米;

一家运营商:

每家1行设备,需要1.5米;1家需要1.5米;一个挂墙位置1米;维护空间1米;

注:RRU不上塔时,可通过龙门架安装在机房内,但需占用机架位。

1.11. 铁塔建设需求分析

各运营商需要同时新建、且新建时三家都需要3个以上系统的站点比例不是很大,而且目前各运营商也有采用宽频天线、或多频天线将系统合路方式进行网络建设。因此,新建铁塔站主要场景为满足5~7个制式系统的建设需求;

考虑未来发展和社会其他行业的通信需求,铁塔设计应作一定资源预留,结合集约化、标准化的考虑,对于含平台的铁塔标准化设计,主要考虑两种情形:

四平台方案:满足8个制式系统独立天线需求。

三平台方案:满足6个制式系统独立天线需求。

对于景观塔、楼顶拉线桅杆、路灯杆塔等不含平台的塔桅,根据系统间垂直隔离距离要求进行塔桅的设计。考虑这些塔桅因高度、美化、及天线挂高要求等因素的限制,一般只可设置2~3层支架,满足2~3个制式系统。

注:每个制式系统按照3副天线/站(即定向3扇区站)考虑。

二、电源系统建设原则

2.1. 国家和行业相关标准规范

相关工程建设规范(部分)

《通信电源设备安装设计规范》(GB 50XXX-201X)(报批稿)    

《通信高压直流电源系统工程设计规范》(GB 50XXX-201X)(报批稿)

《通信电源设备安装工程设计规范》(YD/T 5040-2005)——目前通信电源设计的主要依据;

《 通信电源设备安装工程验收规范》(YD 5079-2005)

《 通信电源设备安装工程施工监理暂行规定》(YD 5126-2005)

相关产品技术规范(部分)

《 通信基站用交流配电防雷箱》(YD/T 2060-2009)    

《 通信用高频开关整流器》(YD/T 731-2008)

《 通信用阀控式密封铅酸蓄电池》(Y/DT 799-2010)

《 通信系统用户外机柜一般要求》(YD/T 1537-2006)

《 通信电源用阻燃耐火软电缆》(YD/T 1173-2010) ……

2.2. 常见基站供电方式


2.3. 典型宏基站电源系统图


运行方式:

1)基站使用市电作为主用电源,移动油机作为备用电源。当市电正常时,由市电电源供基站用电;当市电检修或故障停电时,由移动油机供电。市电与移动油机的转换在各站内双电源转换箱上进行。油机未供电时,由蓄电池组放电供电。

2)直流配电系统应具有两级电压切断装置,第一级先切断基站负荷(优先保证传输设备用电),第二级为电池放电至终止电压时切断电池(保护电池)。

2.4. 基站电源设备配置原则

1)开关电源设备配置原则

(1)机架容量:满配容量应按远期考虑,由于多运营商共用机房,建议不小于600A 。

(2)模块配置:按本期负荷配置,整流模块数按n+1冗余方式配置,目前常用的模块规格为30A和50A,建议新建电源系统采用高效模块并具备模块自动休眠等节能功能。

(3)直流配电单元:直流配电回路应满足无线、传输、监控等设备需求;应具备二次下电功能,以保障传输等重要设备;同时直流熔丝或断路器端子应可灵活扩容和不停电更换。

2)蓄电池配置原则


(1)行业标准要求:

采用二类市电的基站,无线设备按1~3小时配置蓄电池;三类市电基站,无线设备按2~4小时配置蓄电池(基站供电类别一般为三类市电)

(2)部分省运营商要求:

移动:市区基站≥3h;城郊及乡镇基站≥5h;农村及山区基站≥7h 。还有些地区补充根据是否VIP基站、是否配有固定油机来进一步调整放电时间。

电信:核心城区3小时,其他城区5小时,郊区乡镇7小时,山区10小时,如果面积或承重不满足,可适当减少容量。

联通:根据基站位置、重要性等,后备时长要求3-7小时。

(3)基站常用电池配置:

宏基站:200、300、500Ah/48V。室外站:100、150Ah/48V。 一般每站配2组电池,少部分地区配1组(不推荐)

3)交流设备配置原则


(1)各新建基站的交流供电系统建议就近引入较可靠的380V市电(距离较远时可采用10kV市电引入,在基站附近新建变压器),每站一般配置1个380V/100A或380V/63A挂墙式交流配电箱(容量应满足基站远期需求),输出分路及容量应满足开关电源、空调、照明、插座等的需求。

(2)配置 1个浪涌保护器SPD(可内置在配电箱内,Imax根据基站位置和行标要求确定)。

(3)配置1个油机/市电转换屏,亦可于交流配电箱内设置移动油机/市电转换开关。

2.5. 基站典型电源配置方案


如由各运营商各自进行电源建设,则按照各自需求配置。

2.6. 分布式基站电源供电方案

注:

1)远供电压应注意满足远端设备输入要求:48V设备,回路压降应小于3.2V;220V设备,回路压降应小于22V。

2)远供电缆载流量应满足最大负载要求。可采用远供专用铝芯电缆(较便宜,需注意抗氧化等工艺要求)、铜缆(较贵、易盗)、或者复合光缆(方便敷设,但需注意施工和维护安全);

2.7. 电源系统节能减排技术及措施

高效开关电源

铁锂电池和耐高温电池

新能源

以上三种新能源技术均绿色环保,但由于价格偏高,目前只在少部分场合应用。

相关标准,已有多项国标;行标:YD/T 1669-2007离网型通信用风光互补

供电系统; YD/T 1073-2000通信用太阳能供电组合电源。

三、空调配置原则

3.1. 国家和行业相关标准规范

相关工程建设规范(部分)

相关产品技术规范(部分)

《 房间空气调节器能效限定值及能效等级》(GB 12021.3-2010)   

《 通信机房用恒温恒湿空调系统》(YD/T 2061-2009)

《 通信局站用智能新风节能系统》(YD/T 1969-2009)

《 通信局(站)用智能热交换系统》(YD/T 1968-2009)

《 中小型电信机房环境要求》(YD/T 1712-2007) ……

3.2. 典型基站空调设备


3.3. 空调典型配置计算

设备发热估算法

发热量由设备发热量和机房环境热负荷两部分组成,如已确定设备的耗电量估算值,优先考虑采用设备发热估算法 :

Qt=Q1+Q2

Qt:总制冷量(kW)

Q1: 室内设备负荷(=终端设备功率×同时利用系数,如0.8)

Q2: 环境热负荷(=0.10kW/m2 ×机房面积)

备注:设备耗电需按不同面积下摆放设备情况统计;空调若未确定型号,能效比可取2.8。

3.4. 空调布置安装原则

新建基站的空调节能方案应考虑基站所处地区的气象环境因素、机房建筑结构、设备布局、设备功耗、空调气流组织等因素,通过技术经济比较选出最优的综合节能方案:

1)室内机:基站空调室内机的安装位置应考虑气流组织合理,设备前进风、后出风,避免气流短路。

2)室外机:基站空调室外机平台宜靠近空调室内机设置,室外机平台宜敞开,朝向不宜西向,因条件限制设于西向的,应采取有效的遮阳措施。设于屋顶的室外机平台,宜设置遮阳。室外机的通风应顺畅,保证散热效果。

3)内外机距离:基站空调室内机和室外机布置水平距离和垂直距离应尽量短,室内、外机连接的冷媒管道应做好保温处理,以免降低效率。

3.5. 空调节能减排技术及措施

1)智能通风

原理:当室内外环境满足开启条件时,启动风机,通过出风口和进风口,不断的引入低温的室外空气,排出高温的室内空气,从而达到降温节能的目的。该系统通常通过控制装置与空调实现联动。

适用范围:智能通风设备适用于基站常年室内外温差较大(建议在5℃以上),通风条件比较好,空气质量好的地区。在温和地区,空调能耗平均降低30%左右。

注意事项:1)智能通风设备通常在室外温度较低的时候才能工作,对基站所在地区的空气质量与环境状况要求较高。2)智能通风系统将室外空气引入机房,会对机房环境产生一定的影响,需要相应的技术措施保证机房的温度、湿度、洁净度满足通信设备运行需要。而且,在后续的运行中,滤网的更换会带来维护量和成本的上升。3)生产厂家参差不齐,选用时应充分考虑厂家的技术实力、应用案例和售后服务。智能通风系统在冬季、春季和秋季节能效果明显,测试时应注意考察全年的节能效果。

相关标准:YD/T1969-2009 通信局站用智能新风节能系统。

2)智能换热

原理:该技术由两套独立的循环风道组成,室外冷空气经过管道,进入室内换热器与强制循环流动的室内热空气通过特制形状的金属换热芯体进行热量交换,从而降低室内温度。该系统通常通过控制装置与空调实现联动。

适用范围:智能换热设备适用于基站常年室内外温差大(建议在10℃以上),空气质量对换热效果影响不大;节电效率比智能通风系统低。在温和地区,空调能耗平均降低15%左右。

注意事项:智能换热系统只利用室外新风的冷量,室内空气通过换热冷却后再被送回室内,避免室外空气中的尘埃对基站内空气洁净度的影响,但该技术对室内外温差要求较高,而且节能效率较智能通风低一半,使用时间越长,芯体内灰尘积累越多,将影响换热效率。

相关标准,YD/T1968-2009 通信局站用智能热交换系统.

3) 热管空调

原理:在传热管内充注传热介质。该介质在传热管内为饱和状态,并且在蒸发器内为液态,在冷凝器内为气态。传热介质在冷凝器内放出热量并冷凝为液体,顺传热管向下流动,到达安装于室内的蒸发器,在蒸发器内吸收室内的热量,并变成气体,沿传热管自然上升,然后到达冷凝器,并再次被冷凝成液体。如此不断循环,使室内空气的热量传输到室外空气中。

适用范围:热管空调设备适用于基站常年室内外温差大(建议在10℃以上),空气质量对换热效果影响不大;节电效率比智能通风系统低。温差超过10 ℃ 时,能效比可达到10以上。

注意事项:该技术能保证基站内空气洁净度,但对室内外温差要求较高;设备体积较大,冷凝器底面必须高于蒸发器顶面,对安装位置要求较高。目前该技术实际应用案例相对较少。

相关标准,已完成《通信基站用热管换热设备技术要求和试验方法》报批稿。

4) 小型机房专用空调

机房专用空调机与舒适性空调相比,具有大风量、小焓差、有效的湿度控制、高空气过滤效率、配置高能效比压缩机、采用高靠性部件等特点。同时具有完善的控制、保护和告警功能,故障率低、寿命长、可维护性好。机房专用精密空调能效比和显热比高。机房专用空调的使用寿命空调是舒适性空调的近2 倍,机房专用空调的运行成本只有舒适性空调的68.6%。

建议在新建基站试点并逐步扩大小型专用空调的使用数量。

5) 基站用室内一体化节能型空调

原理是当外界温度下降到能够满足室内热负荷要求时,通过微处理控制器使压缩机停止工作,并自动开启电动排气闸,引入外部冷空气进行室内环境温度的控制,以达到设计要求。此时,蒸发器风扇工作,压缩机及冷凝器风扇处于停止工作状态。因此,大大节省了能源。一台空调可以节省20%~40%的电费。

建议在新建基站试点并逐步扩大新风空调一体机的使用数量。

相关标准:已完成《通信基站用节能型新风空调一体机技术要求和试验方法》报批稿。

6) 空调室外机雾化喷淋

原理:通过对空调室外机进行雾化水喷淋,降低室外机的工作温度。雾化冷却装置将水化为喷雾到室外机冷凝器散热片上,雾化喷淋使蒸发速度加快,能够吸收的热量大大增加,在很短的时间在冷凝器背后局部降温2℃~5℃,提高了空调制冷的能效,从而降低压缩机负载,达到节能功效。若同时将空调的冷凝水加以处理回收利用,还可节约水资源。

节电率8%~21%。

减少空调外滴水。

安装简单方便,不需要拆机、移机等复杂过程。

注意事项:可能会产生水矿物质沉淀问题。

相关标准:暂无

四、动环监控建设原则

4.1. 国家和行业相关标准规范

相关工程建设规范(部分)

《通信电源集中监控系统工程设计规范》(YD/T 5027-2005)    

《 通信电源集中监控系统工程验收规范》(YD/T 5058-2005)

相关产品技术规范(部分)

《 通信局(站)电源、空调及环境集中监控管理系统》(YD/T 1363-2005)    

第1部分:系统技术要求

第2部分:互联协议

第3部分:前端智能设备协议

第4部分:测试方法

《 通信局(站)门禁集中监控管理系统》(YD/T 1622-2007)

《 通信局(站)图像集中监控系统技术要求》(YD/T 1623-2007) ……

4.2. 动环系统网络结构

各运营商及监控厂家均遵循行业标准要求的三级监控网络结构:

图中:

SC(CSC)为省级监控中心;SS(LSC)为地市级监控站;SU(FSU)为县镇级监控端局,SM为末端监控模块。

目前:各大运营商的通信中心机房和重点基站已基本实现动环监控全覆盖,普通基站和接入网点逐步实现了部分典型标杆站点的动环监控。

4.3. 动环系统典型设备


4.4. 模拟量监控和开关量监控

1) 模拟量监控:

动力设备:交流配电箱、开关电源、蓄电池组(单体监测可选)、避雷箱/器等

空调及环境设备:空调、温度、湿度、烟感、明火、水浸、红外侵入告警等

机房安全:消防、门禁、视频等。

2)开关量监控:

注:可上传的开关量告警内容需根据电源、环控箱的具体功能确定,上传信号数量还需根据无线设备确定。

4.5. 传输及协议处理方式

主要传输方式:

IP

E1(双向环、星形、单向环)

无线(3G、4G、短信等)

抽时隙

干结点

主要协议处理方式:

现场协议解析:

对现场智能设备的解析就地处理,该方式系统可靠性较高,响应速度快。但开放性不足,成本较高。

中心协议解析:

将现场智能设备的数据透明上传至中心解析,该方式开放性较好,成本较低,但中心处理压力大,监控中心故障时影响范围较大。

五、防雷接地要求

5.1. 国家和行业相关标准规范

相关工程建设规范(部分)

《 通信局(站)防雷与接地工程设计规范》(YD 5098-2005)

相关产品技术规范(部分)

《 通信局(站)在用防雷系统的技术要求和检测方法》(YD/T 1429-2006)    

《通信电源设备的防雷技术要求和测试方法》(YD/T 944-2007)

《 通信局(站)图像集中监控系统技术要求》(YD/T 1623-2007) ……

5.2. 地网和地线排


5.3. 基站SPD(浪涌保护器)


5.4. 雷击危害


5.5. 防雷接地技术的演进


5.6. 防雷接地设计要点

1)联合接地

使各建筑物内的基础接地体与其它专设接地体相互连通形成一个共用地网。设备的工作地、保护地等与建筑物的防雷地共用一组接地系统。

共用一个地网:建筑基础接地体、专设接地体(含铁塔的)互相连通形成共用地网,建筑防雷接地、室内接地均由公共地网引出。

同时机房内的电子设备的保护接地、逻辑接地、屏蔽体接地、防静电接地等共用一组接地系统,各开关电源的工作地应与该接地系统连通,以获得相同的电位参考点。

2)等电位连接


移动通信基站首选环型等电位连接,符合以下场合之一建议采用环型等电位连接:

●接地阻值大于10Ω

●基站建立在郊区、山区、室内孤立高大的建筑物

●地处中雷区以上,经常遭受雷击的站点

●室内地线排的引入点由天面避雷带引入

●由于条件受限,室内/外地线排由同一个接地点引入

3)TT供电系统的防雷(3+1模式)


TT供电系统(基站常用)

供电线进入局站后配电箱内SPD应采用“3+1”模式

●三相,相线对零线采用限压型SPD,零线对地采用间隙型SPD

●单相,建议采用对称“2+1”模式,防止相线与零线反接

其他设计要点

必须串接空开或者熔断器,防止火灾

4)分布式基站的防雷

分布式基站的特点:

●大部分以BBU共站形式出现,须防止分布式系统引入对原有防雷接地系统的破坏

●分布式基站类型(场景)多,根据RRU的供电方式有不同的防雷要求

(1)室外一体化UPS供电

(2)室外一体化直流电源供电

(3)交流电源远供供电

(4)直流电源远供供电

(1)、(2)在RRU侧按小型通信基站处理,BBU侧重点做好增加的光缆、GPS馈线接地;

(3)、(4)除RRU侧外,在BBU侧需增加重点电源口的防护。

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