CN111884313A - 基于太阳能发电的5g移动通信aau设备及其控制方法 - Google Patents

基于太阳能发电的5g移动通信aau设备及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备，包括：天线前罩、升压电路、主控制电路、汇流器、蓄电池、电压传感器和保护电路；天线前罩上设置有多个用于太阳能发电的太阳能电池，太阳能电池通过天线前罩与汇流器连接；汇流器、升压电路、主控制电路、保护电路依次连接；电压传感器的一端与升压电路连接，另一端与主控制电路连接；蓄电池的一端与升压电路连接，另一端设置有开关装置；开关装置在闭合状态下与主控制电路连接，开关装置在开启状态下与保护电路连接；保护电路与基站用电单元连接，以提供电能；本发明AAU设备既可以充当射频系统的放置装置，又能够提供发电功能的多功能射频模块，为机房内低功耗设备提供不间断供电。

Description

基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备及其控制方法。
背景技术
为满足5G网络需求，运营商及主设备厂商提出多种无线网络架构。按照协议功能划分方式，3GPP标准化组织提出了面向5G的无线接入网功能重构方案，引入CU-DU架构。在此架构下，5G的BBU基带拆分成CU和DU两个逻辑网元，而射频单元以及部分物理层底层功能与天线构成AAU。
AAU可称作有源天线单元，将射频单元及部分物理层底层功能集成到天线背部中去，形成有源天线单元AAU。采用此结构，可有效的整合运营商的天面资源，简化了天面配合要求，将射频单元与天线合为一体，减小馈线损耗，增强覆盖效果，更加适合多频段多制式组网的需求，同时，整个天面变得简洁，可靠，稳定，带来的好处有：部署方便，节省空间，降低选址和物业协调难度，同时集束线缆接头设计，获得更高的容量增益。
当前，随着5G网络大规模建设，5G基站用电功耗是以往基站的4-5倍，当前城市电网建设并未能够给大部分站点提供可靠的三相电网络，运营商的大部分基本上接入业主电，以两相电居多。对于基站用电量，其中主要分为主设备、配套，主设备包括无线、传输、第三方网络设备，动力配套主要包括空调、电池充放电、电源柜等。由于机房的电量负荷主要由供电者决定，普通居民接入电在10KV左右，由于机房供电方式本身不是单独供电，而是混合了其他用户的用电功耗，那么在基站大量用电的背景下，机房用电负荷不够这是常有之事，传输环路中断时常发生，基站板件因为频繁掉电被烧坏也经常发生，而由于设备厂家提供的射频单元模块虽然在通信杆空间上占据位置，但是本身并不具备供电能力，无法有效利用基站附近环境对基站功耗较低单元进行供电。
在当前供电环境下，一方面来自于业绩的诉求，运营商对于5G用户的体验要求相比提高不少，另外一方面5G三大特点，超大带宽、超低时延、超大容量，以上对于网络的稳定运行要求可以说是非常之高，在这种背景下，结合已有的基站环境，探索新的供电方式保障网络的稳定就显得十分必要。而目前业界解决基站供电的方法：1、传统部署新能源发电：需要的场地大，投资成本高，市区可能面临阻挠，郊区容易被偷盗，虽然整体上供电功率较高，但是在结合成本支出与安全考虑等方面，对于运营商来讲，已经难以大规模部署与实施。2、基站蓄电池供电：一个基站电池组，假设为500ma.h，安装与拆除、材料费用在1万元左右，寿命有限，不考虑高温等影响，有效期为2-3年，维护麻烦，经常会发生漏液等安全事故。
因此，目前市面上亟需一种既可以充当射频系统的放置装置，又能够提供发电功能的多功能射频模块，为机房内低功耗设备提供不间断供电。
发明内容
本发明提供了一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备及其控制方法，既可以充当射频系统的放置装置，又能够提供发电功能的多功能射频模块，为机房内低功耗设备提供不间断供电。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备，包括：天线前罩、升压电路、主控制电路、汇流器、蓄电池、电压传感器和保护电路；
所述天线前罩上设置有多个用于太阳能发电的太阳能电池，所述太阳能电池通过所述天线前罩与所述汇流器连接；所述汇流器、升压电路、主控制电路、保护电路依次连接；所述电压传感器的一端与所述升压电路连接，另一端与所述主控制电路连接；所述蓄电池的一端与所述升压电路连接，另一端设置有开关装置；所述开关装置在闭合状态下与所述主控制电路连接，所述开关装置在开启状态下与所述保护电路连接；所述保护电路与基站用电单元连接，以提供电能。
作为优选方案，所述基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备还包括：AAU后罩，所述AAU后罩用于散热和封盖AAU设备。
作为优选方案，所述天线前罩和所述AAU后罩上还设置有铜柱螺母，所述铜柱螺母用于固定所述天线前罩和所述AAU后罩。
作为优选方案，所述AAU后罩由金属散热导热结构组成。
作为优选方案，所述基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备还包括：传统RF板。
作为优选方案，所述传统RF板包括滤波器、耦合板、连接器、反射板和功分板。
作为优选方案，所述基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备还包括：传统底层物理板件。
作为优选方案，所述基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备还包括：传统天线阵子。
本发明实施例还提供了一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU控制方法，对如上述任一项所述的基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备进行用电控制，包括如下步骤：
通过电压传感器检测AAU设备的电压稳定情况；
当确定当前电压不稳定或停电时，通过主控制电路控制开关装置为开启状态，以使天线前罩上的太阳能电池为基站用电单元进行供电；
当确定当前电压稳定时，则由市电进行直接供电。
作为优选方案，所述基于太阳能发电的5G移动通信AAU控制方法还包括：当太阳能电池为基站用电单元进行供电时，通过电压传感器检测当前太阳能电池供电的电压情况是否异常，当确定异常时，通过主控制电路向保护电路传输切断信号，以使保护电路切断当前供电状态，保护基站用电单元的设备安全。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明技术方案通过在前罩上设置太阳能电池用于太阳能发电，结合升压电路、主控制电路、汇流器、蓄电池、电压传感器和保护电路为基站用电单元提供电能；可见，本发明的AAU设备既可以充当射频系统的放置装置，又能够提供发电功能的多功能射频模块，为机房内低功耗设备提供不间断供电。
附图说明
图1：为本发明一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备的电路结构图；
图2：为本发明一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备的主视图；
图3：为本发明一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备的后视图；
图4：为本发明一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备的外观图；
图5：为本发明一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备的内部结构图；
图6：为本发明一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU控制方法的流程图；
其中，说明书附图的附图标记如下：
1、天线前罩；2、升压电路；3、主控制电路；4、汇流器；5、铜柱螺母；6、AAU后罩；7、传统RF板；8、传统底层物理板件；9、传统天线阵子。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1-图5，本发明优选实施例提供了一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备，包括：天线前罩1、升压电路2、主控制电路3、汇流器4、蓄电池、电压传感器和保护电路；所述天线前罩1上设置有多个用于太阳能发电的太阳能电池，所述太阳能电池通过所述天线前罩1与所述汇流器4连接；所述汇流器4、升压电路2、主控制电路3、保护电路依次连接；所述电压传感器的一端与所述升压电路2连接，另一端与所述主控制电路3连接；所述蓄电池的一端与所述升压电路2连接，另一端设置有开关装置；所述开关装置在闭合状态下与所述主控制电路3连接，所述开关装置在开启状态下与所述保护电路连接；所述保护电路与基站用电单元连接，以提供电能。
具体地，在传统的前罩之外通过集成太阳能电池，使得天线外罩上全部布满太阳能电池，能够利用安装环境具备发电功能，传统的前罩一般由玻璃纤维、聚氨酯等材料组成。
通过部署太阳能电池天线前罩1，能够将太阳能转化为电能，为基站内部设备单元提供动力。通过部署小型蓄电池，能够将太阳能发电电能储存起来，当基站出现停电或者供电不稳定时，可以直接提供电能；白天有太阳时，太阳能供电不稳定时，也可以打开开关直接向通信设备供电。通过部署汇流器4，能够将太阳能电池电流汇集一起。通过部署升压电路2，能够将太阳能直流电压转化为基站所需最小电压。通过部署主控制电路3，能够对于整个太阳能供电系统进行控制，能够检测到电压传感器的信号，能够给予保护电路输出信号。通过部署电压传感器，能够给主控制电路3输入信号，一旦基站停电或者电压不稳定会造成AAU断电或者停电，电压传感器可以通过检测AAU本身的电压来给主控制电路3输入信号，主控制电路3能够打开供电开关，紧接着太阳能储能系统能够为基站内部设备单元提供动力，更多的由于该传感器一般体积较小，可以与主控制电路3一同放置。更多的，该传感器也能够检测到升压电路2的输入输出电压是否正常，从而能够给主控制电路3传递信号，控制整个太阳能发电系统。通过部署保护电路，能够为基站单元供电稳定，一旦供电电压/电流异常，能够保护整个供电系统。更多的，该保护电路主要由二极管组成，一旦控制电路下发信号，检测到供电电压出现问题，可以切断与基站内部设备单元的供电，更多的，由于电路体积较小，可以与主控制电路3一起放置。
在另一实施例中，所述基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备还包括：AAU后罩6，所述AAU后罩6用于散热和封盖AAU设备。在本实施例中，所述AAU后罩6由金属散热导热结构组成。
在另一实施例中，所述天线前罩1和所述AAU后罩6上还设置有铜柱螺母5，所述铜柱螺母5用于固定所述天线前罩1和所述AAU后罩6。
在另一实施例中，所述基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备还包括：传统RF板7，所述传统RF板7包括滤波器、耦合板、连接器、反射板和功分板。在本实施例中，所述基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备还包括：传统底层物理板件8。在本实施例中，所述基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备还包括：传统天线阵子9。
具体地，传统RF板7、传统底层物理板件8和传统天线阵子9是传统AAU所必需的传统板件，通过部署传统RF板7、传统底层物理板件8和传统天线阵子9，使得该AAU能够承载正常通信功能，更多的与控制电路一同放置的电压传感器与AAU传统板件的供电线路连接，能够检测AAU供电电压是否正常，向主控制电路3输入信号。
目前天线系统连接器普遍采用SAP三段式结构，即：天线端与滤波端分别安装嵌入式连接器，装配时，再插入SMP-KK连接器分别与天线及滤波器相连。振子单元以阵列形式分布在功分板上，功分板安装在反射板上，反射板远离天线罩的一侧上安装有耦合板和底层物理层，底层物理层和反射板之间夹设有导热硅胶。
请参照图6，本发明实施例还提供了一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU控制方法，对如上述任一项所述的基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备进行用电控制，包括如下步骤：
步骤一，通过电压传感器检测AAU设备的电压稳定情况。具体地，基站供电一开始处于正常状态，同样，基站市电正常，AAU设备也正常运转，其中太阳能电池也处于正常运转之中，实时通过电压传感器检测AAU设备的电压稳定情况。
步骤二，当确定当前电压不稳定或停电时，通过主控制电路3控制开关装置为开启状态，以使天线前罩1上的太阳能电池为基站用电单元进行供电。具体地，市电停电或供电电压不稳定，电压传感器检测到AAU电压不稳定或者停电，主控制电路3打开开关，由太阳能电池供电系统开始向基站设备进行供电。
在本实施例中，所述基于太阳能发电的5G移动通信AAU控制方法还包括：当太阳能电池为基站用电单元进行供电时，通过电压传感器检测当前太阳能电池供电的电压情况是否异常，当确定异常时，通过主控制电路3向保护电路传输切断信号，以使保护电路切断当前供电状态，保护基站用电单元的设备安全。
步骤三，当确定当前电压稳定时，则由市电进行直接供电。
如白天基站未发生停电，则AAU太阳能电池前罩将把多余电能传输至蓄电池储存起来，等到晚上或者太阳光发电较弱时，如基站停电或者不稳定，将会打开太阳能供电系统直接给基站设备进行供电。
相比传统的大规模部署新能源与基站供电结合的方式，本方案利用现有的射频方案与太阳能电池进行创造性探索，发明出一种既可以充当射频系统的放置装置，又能够提供发电功能的多功能射频模块，针对机房内低功耗设备进行不间断供电，保障了机房内关键网元的正常运行，从而达到四两拨千斤的效果，一方面为基站供电减缓压力，另一方面随着大规模的部署，也可以达到节能的效果；采用多功能方式方法，集成太阳能电池为基站设备进行不间断供电，与其他已有的新能源部署，在实现结果上虽然都是为基站供电，但是在方式与方法上较独特，可以完成以前传统模式达不到的效果，实现低成本、高效益。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备，其特征在于，包括：天线前罩、升压电路、主控制电路、汇流器、蓄电池、电压传感器和保护电路；
所述天线前罩上设置有多个用于太阳能发电的太阳能电池，所述太阳能电池通过所述天线前罩与所述汇流器连接；所述汇流器、升压电路、主控制电路、保护电路依次连接；所述电压传感器的一端与所述升压电路连接，另一端与所述主控制电路连接；所述蓄电池的一端与所述升压电路连接，另一端设置有开关装置；所述开关装置在闭合状态下与所述主控制电路连接，所述开关装置在开启状态下与所述保护电路连接；所述保护电路与基站用电单元连接，以提供电能。
2.如权利要求1所述的基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备，其特征在于，还包括：AAU后罩，所述AAU后罩用于散热和封盖AAU设备。
3.如权利要求2所述的基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备，其特征在于，所述天线前罩和所述AAU后罩上还设置有铜柱螺母，所述铜柱螺母用于固定所述天线前罩和所述AAU后罩。
4.如权利要求2所述的基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备，其特征在于，所述AAU后罩由金属散热导热结构组成。
5.如权利要求1所述的基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备，其特征在于，还包括：传统RF板。
6.如权利要求5所述的基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备，其特征在于，所述传统RF板包括滤波器、耦合板、连接器、反射板和功分板。
7.如权利要求1所述的基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备，其特征在于，还包括：传统底层物理板件。
8.如权利要求1所述的基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备，其特征在于，还包括：传统天线阵子。
9.一种基于太阳能发电的5G移动通信AAU控制方法，对如权利要求1至8中任一项所述的基于太阳能发电的5G移动通信AAU设备进行用电控制，其特征在于，包括如下步骤：
通过电压传感器检测AAU设备的电压稳定情况；
当确定当前电压不稳定或停电时，通过主控制电路控制开关装置为开启状态，以使天线前罩上的太阳能电池为基站用电单元进行供电；
当确定当前电压稳定时，则由市电进行直接供电。
10.如权利要求9所述的基于太阳能发电的5G移动通信AAU控制方法，其特征在于，还包括：当太阳能电池为基站用电单元进行供电时，通过电压传感器检测当前太阳能电池供电的电压情况是否异常，当确定异常时，通过主控制电路向保护电路传输切断信号，以使保护电路切断当前供电状态，保护基站用电单元的设备安全。
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