5G基站共享提升改造方案的研究與應用

王海峰

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

近20年，通信技術從2G發展到5G，中國鐵塔基站的建設總量已突破2×106座。在5G建設中，提高現有基站的共享改造是建設初期需要特別注意的，如何實現現有基站低成本、高效率以及高可靠地完成5G建設是5G目前階段需要解決的問題[1]。

1 5G基站共享面臨的問題

1.1 5G設備的影響

1.1.1 5G設備參數

5G設備參數是影響共享提升的主要因素，主要包括5G設備大小、重量、AAU迎風面積以及設備功耗等[2-4]。現網主流廠家5G設備主要參數如表1所示。

表1 各廠家5G設備主要參數對比表

1.1.2 5G設備功耗

5G設備功耗是4G設備的2～3倍，是影響基站電源配套改造的最關鍵因素[5-9]。4/5G系統功耗對比如圖1所示。

圖1 4/5G系統功耗對比

1.1.3 5G覆蓋能力

設定5G網絡的下行邊緣速率為10 Mb/s，上行邊緣速率為1 Mb/s，帶寬為100 MHz，基站發射功率為100 W，基站天線為64T64R，終端天線為2T4R[2,3]。通過鏈路預算測算出如表2所示的5G覆蓋距離。

表2 5G覆蓋距離鏈路預算測算表

1.2 共享資源匱乏

通過統計某地市鐵塔公司在2020年9月30日前完成的5G基站建設數據，共分析了5 330個5G基站建設情況。針對電源改造、天面改造、機房改造以及“社會塔”共享等方面的分析，各改造量占比如圖2所示。

圖2 5G基站共享改造占比

1.2.1 天面改造

5G AAU設備不具備安裝條件占比75.59%，其中通過新增抱桿解決的站址占比67.30%，整合天線解決的站址占比8.29%。

1.2.2 機房改造

機房空間改造占比45.14%，其中通過新增室外一體化機柜解決的站址占比39.57%，機房內安裝掛壁5G BBU解決的站址占比5.57%

1.2.3 電源改造

電源改造站點占比86.67%，其中交流引入不足占比30.27%，機柜直流不足占比54.70%；蓄電池不足（5G備電1 h考慮）占比33.82%，空開/熔絲不足占比40.61%。

1.2.4 “社會塔”共享

“社會塔”共享占比7.32%，主要通過共享電力塔、路燈桿以及交通指示燈桿等來解決，共完成405個社會塔的共享。通過已建5G基站數據分析，5G基站建設共享資源匱乏主要體現以下兩個方面。一是現有基站改造占比大，二是“社會塔”共享利用率低，“社會塔”管理涉及跨行業、跨部門，來源多樣，資源獲取困難。

2 5G基站共享提升改造方案

2.1 天面改造

5G AAU天線的尺寸、迎風面積以及重量等參數對鐵塔的承載有不同程度的影響，因此5G對基站天面提出更高的要求。

天面資源共享改造方案如下。一是從塔體結構安全考慮，未掛滿的鐵塔可直接加掛5G AAU；二是已掛滿的鐵塔優先進行結構受力分析，安全富余量滿足掛載，可進行簡單改造加掛5G AAU；三是對于鐵塔無安全富余量，通過改造加固和等荷載替換等方案滿足5GAAU掛載需求；四是考慮現網天線合路方案，可以通過同運營商天線合路及異運營商天線合路來解決5G掛載；五是對于地面鐵塔無法改造的基站，盡量減少原址新建鐵塔，避免投資浪費，可以通過共享社會塔方式來解決；六是對于樓面簡易塔無法改造的基站，可以考慮在原樓面新建簡易塔或者新增抱桿解決5G基站的建設。

2.2 機房空間

機房空間共享改造方案如下。對于室外一體化機柜，若原機柜空間滿足要求，則直接安裝5G設備，若原機柜空間不滿足要求，則增加室外一體化機柜安裝5G設備。對于磚混機房和簡易機房，若原綜合機柜空間滿足要求，則直接安裝5G設備，若原綜合機柜空間不滿足要求，則增加綜合柜安裝5G設備，若機房空間不足，無法獨立安裝綜合柜，則5G設備掛壁安裝。通過5G CU云化和DU集中的組網方式可以解決機房空間問題，此外還可以通過老舊設備整合、騰退解決，從而盤活現有機房資源，實現機房空間利用最大化和最優化。

2.3 電源配套改造

2.3.1 外市電

5G設備功耗大，對現網基站的市電引入影響較大，通過下列公式計算市電容量，與現網市電引入申請容量進行比較[9]。公式為：

式中，η為效率，一般取0.9。

外市電改造典型方案匯總如表3所示。

表3 外市電改造典型方案匯總表

2.3.2 蓄電池

蓄電池嚴格按照規范要求配置，根據蓄電池容量計算公式核算電池容量滿足情況。關于5G備電時長，根據不同場景提供1 h或3 h的備電時長[10]。

蓄電池共享改造流程如圖3所示。

圖3 蓄電池共享改造流程

蓄電池共享改造方案包括4個。一是開關電源滿足要求，電池容量也滿足要求時，該場景僅增加差異化備電設備，電源和蓄電池維持現網不變。二是開關電源滿足要求，電池容量不滿足要求，機房基站空間條件允許時，增加蓄電池及蓄電池管理器。三是開關電源滿足要求，電池容量不滿足要求，機房基站空間條件不允許時，更換舊電池為大容量蓄電池。四是開關電源滿足要求，電池容量不滿足要求，增加一體化室外柜，更換舊電池為大容量蓄電池。同時可根據5G設備備電時長的要求增加差異化備電設備，實現5G設備與現網設備差異化備電。

2.4 “社會塔”共享

根據5G業務需求、技術特點以及覆蓋能力等，5G基站的建設密度遠大于4G，提高“社會塔”利用率可以解決5G建設瓶頸，加快5G建設，減少投資，避免社會資源浪費。可以從以下幾方面開展工作。一是營造5G良好發展環境，爭取5G支持政策，推動政策落地，從而提高“社會塔”共享。二是與各行業簽訂戰略合作協議，按照資源產權屬性及類型（路燈桿、監控桿、交通指示桿、電力塔等）形成“社會塔”資源庫。三是結合5G規劃做好“社會塔”資源的提前獲取、批量獲取以及科學獲取。四是根據“社會塔”產權屬性和類型做好資源獲取的標準化流程和模塊化方案，提高獲取效率和成功率。五是跨行業、跨部門廣泛開展合作，投資建設多功能桿，通過需求前置和資源置換等，提高“社會塔”共享率。

3 結 論

隨著5G技術發展日益成熟，5G網絡建設進一步加快，為滿足5G基站建設要求，必須提升5G基站共享改造方案的可實施性和可操作性，制定切實可行的5G基站現有基站改造方案以及進一步提升“社會塔”共享利用，促進5G基站建設快速發展，推進我國5G技術應用的普及。