跨行業資源共享實現5G網絡低成本快速部署

熊 瑋

（中國移動通信集團福建三明分公司，福建 三明 365000）

1 研究背景

2019 年6 月6 日，工業和信息化部開始發放5G 商用牌照，我國正式進入5G 商用元年。當前主要面臨三大壓力：一是競爭壓力。5G 牌照頒發給了四家公司，本來是三大通信運營商的，也就是中國移動、中國電信和中國聯通，但本次工信部發放的5G 牌照包括了中國廣電，自此中國廣電就成為名副其實的第四大通信運營商。而中國廣電手中握有的700MHz 黃金頻譜具有信號傳播損耗低、覆蓋廣、穿透力強、組網成本低等優勢特性，在全球范圍內來看，都被相應電信運營商確認為是發展移動通信的黃金頻段，競爭更加白熱化。二是行業壓力，5G 的商用將極大地提升我國投資消費需求。5G 商用后，將帶動新一輪全球電信業和科技業發展，全產業鏈將迎來顛覆性的發展機會，行業競爭更加激烈。三是成本壓力。三明地廣人稀，人員外流嚴重，多年來針對4G 網絡廣、深、厚覆蓋及向莆、南三龍高鐵4G 專網建設，共計投資11 億元，4G 商用才不到5 年時間，正是深耕網絡收回投資的時候，現在突然就上5G，巨額的建網資金是最大的難題，更何況2G／4G／5G 是三網并行，勢必造成投資成本、運維成本不足。

2 5G 網絡建站難點

在頻譜分配方面，中國移動5G 獲得2515～2675MHz、4800～4900MHz 頻段，受高頻段影響，5G 基站覆蓋范圍小，需高密度組網以及更多的站點，這給無線網規劃、建設和維護都帶來成倍增加的工作量和難度。

2.1 配套不足

5G 站點平均功率電流要求使用100A 以上空開，目前機房配套的DCDU 都在20A，不滿足5G 需求。此外，5G AAU 滿負荷功耗超過1kW，在4G／5G 網絡共站的情況下，站點功耗超過10kW，如若三家運營商多制式共站，機房供電需求甚至能達到30kW，現有機房供電能力基本無法滿足，需要進行擴容。

當前移動三明分公司5G 規劃站點顯示，27%的站點交流電不滿足需求，65%的站電源模塊不滿足需求，71%的站空氣開關不滿足需求，56%的站備用電池不滿足需求。尤其交流電改造成本高、周期長，是機房供電改造的最大難點。

2.2 站址資源不足

5G 高頻段部署及本身的密集組網需求決定了5G 網絡對站點數量的需求遠遠超過2G／4G，從基站覆蓋距離看，2.6G 部署覆蓋距離分別為1.8G 的1／2，是900M 的1／4，即相同覆蓋面積下，5G 在2.6G 部署需站點數量是900M 部署的16 倍，1.8GHz 部署的4 倍，如果5G 在4.9GHz 高頻段部署，則基站數量需大量增加。

5G 建設先城區再農村，從這幾年4G 網絡建設經驗來看：一是由于市民對無線網絡輻射觀念不斷加強，市區密集場景站點獲取越來越困難；二是適合建設的屋面資源在2G／4G 建設過程已消失殆盡，新的站點訴求往往是之前難以攻克的區域，要在上述區域新建原來4 倍的站點，可謂困難重重；三是租金高，當前租用鐵塔、桿塔（樓面抱桿＋動力配套），獨建每站要2.6萬元／年，二家共站每站要1.8 萬元／年。

2.3 傳輸資源不足

隨著移動有線寬帶鋪開建網，占用大量的傳輸匯聚層、接入網、駐地網的光纜，城區光纜纖芯利用率平均達到75%以上。纖芯和傳輸資源匱乏，而且5G 空口能提供很高的峰值速率，這也意味著5G 網絡需要大量光纖傳輸資源，對于S111 站型，載波帶寬為100MHz，終端考慮2T4R，則單用戶下行峰值速率1.5Gbps，而小區峰值速率約5Gbps，平均速率1.5Gbps。S111單站平均速率可達5Gbps，而峰值速率可達8Gbps，故單站回傳帶寬需要按照10Gbps 來進行光纖布放，結合5G 無線接入基本架構圖（見圖1 所示），對于上述5G 傳輸帶寬需求，現網傳輸條件有相當大比例不能滿足，需要進行傳輸改造。

圖1 5G 無線接入基本架構圖

針對三明5G 規劃站點的調查結果顯示，15%的站點需要新增傳輸設備，36%的站點需要擴容傳輸設備，14%的站點需要替換傳輸設備，9%的站點需要擴容光纖資源。擴容光纖資源由于涉及管道改造，實施難度非常之大。

3 跨行業開展資源共享案例

2017 年5 月，三明移動全國首創與國網福建省電力有限公司三明供電公司簽訂《應急傳輸互備框架協議》，雙方優勢互補，通過置換光纜纖芯資源的方式，快速而全面提升雙方傳輸網絡的容災抗災能力，在建寧縣冰災中（見圖2 所示）利用電力光纜塔頂走線（見圖3 所示）安全性高的優勢實現鄉鎮“通信不全阻”的目標。

圖2 抗冰災

圖3 電力光纜走線

福建三明移動分公司與三明國網電力深度合作，雙方在站址資源、傳輸線路、桿塔資源、電力保障、5G 運用融合全方位開展資源共享，首創“變電站＋4G／5G”新型建站模式，借助國網電力的站址、纖芯、電力共享，利用變電站站址資源2 天內分別在城區的列西220kV 變電站、徐碧110kV 變電站機房、開通4G／5G 基站，不僅有效解決區域內結構性站點缺失及深度覆蓋不足的問題，而且單站建設、運維成本分別較傳統站點下降25%、30%。

一是深化資源共享。在原傳輸資源互備基礎上，借助供電公司電力塔、變電站、配電房點多面廣等優勢，豐富擴充4G／5G 站點選址資源。

二是促進降本增效。利用供電公司現有屋面、傳輸、電力資源，有效降低機房租賃、電費、傳輸線路及鐵塔租賃等費用，單站建設、運維成本分別較傳統站點下降25%、30%。

三是推動技術合作。針對電力網現有采集類、操控類、視頻類等14 項業務，提前開展5G 網絡多功能檢驗，推進5G 在電力物聯網中的運用與實踐，提升電網智能化、智慧化水平。

4 跨行業資源共享優勢分析

國家電網有諸多可用的資源，農村有可利用的電力塔，城區有可利用的變電站、配電房，利用國家電網電力塔、變電站、配電房點多面廣等優勢，對5G 建設、運維、電費成本壓降成效顯著，為5G 低成本快速部署提供了捷徑。

4.1 建站快、成本低

利用三明國家電網6 000 個電力塔、179 個變電站、858 個配電房等資源實現小區覆蓋，不僅可以解決當前建站難、基站維系難、基站房租高的問題，也有利于基站穩定性的提升、房租的壓降。

針對小區深度覆蓋利用配電房，將BBU 放在樓宇里面的配電房中，同時作為BBU 池主設備的存放點，一舉多得。首先，解決了電的問題，小區配電不是轉供電，而是直供電，電費可節省50%以上；其次，利用配電房的空間資源，避免業主阻擾和維系的問題；再次，租金大大降低。以TDD 為例建設1 個站點（含稅），單站可以節省2.5 萬元。同時利用電力內部現有纖芯、配套傳輸，節省相關業主協調及配套引入施工，建設周期較常規宏站節省了50%。

4.2 運維安全

配電房和變電站，屬于國家電網高等級維護（一類負荷保障），24 個小時不間斷保障中，電力維護等級要求非常高。一是安全方面，所有進變電站、配電房、機房人員都要嚴格按照電力安全規程執行，出入機房要持工作證，著電力工作制服，并采用電子門禁、視頻監控，有效保證機房的安全及設備的安全，有效地規避了常規站點受外部影響引發的機房安全問題。二是電源有保障，變電站實行兩路以上高壓保護及兩路以上低壓保護保證電力安全。配電房至少有兩路高壓從不同的環網柜引入。如若將變電機房／配電機房作為宏站、BBU 池機房，不僅能夠保證供電安全，又能保證電力引入100%直供電。三是傳輸安全，因為轄區內變電房等級高，進出的傳輸路由均采用高壓塔的傳輸路由，具有很高防洪災能力。三明公司在2017 年與電力開展傳輸資源置換，在近三年的洪災中均發揮了重要作用，特別2019 年5·16、6·10 洪災中，在三家運營商的沿河光纜均損毀的情況，我方在清流縣李家鎮置換的電力光纜有效地保障了李家鄉鎮“通信不全阻”。

4.3 低成本運行

5G 的電費是4G 的4 倍，利用變電站、配電房資源，電源均為直供電，作為BBU 池機房或宏站，三明城區、縣城全覆蓋需增加6 100 個站點，需新建站址規劃中有790 個建設需求利用了電力資源滿足，其中128 個彌補利舊存量站址位置合理，但可利舊條件（傳輸、動力等）不足，525 個新增站址、137 個加強4G 深度覆蓋，可節約電費450 萬元／年，同時，利用變電站、配電房為我司提供站址資源，節約租金和配套380 萬元。

5 結論

面對5G 資金缺、選點難、阻擾大、租金高的困境，福建三明移動分公司開拓創新、另辟蹊徑、建立模型，全國首創“變電站＋4G／5G”的模式，實現了跨行業傳輸資源互補、動力保障互補，推動“通信塔”與“電力塔”的完美共享，積極儲備桿塔資源供4G、5G 新建站址備選。創新建立了5G 建設、運維的新模式，對省內、全國進行大面積推廣具有較大的建設性意義，有利于低成本、快速地實現5G 網絡的全覆蓋。