5G建設背景下通信管道基礎資源規建維用策略研究

楊 珩 胡 勇

中國移動通信集團設計院有限公司安徽分公司 合肥 230041

引言

從當前的實際使用情況來看，運營商市政道路通信管道管孔資源已相當緊張，個別業務密集區域甚至連眼前的建設需求都無法保障。一個原因固然是和建設之初無法預測到現在全業務發展策略，管孔配置略為保守有關，但同時我們應該看到局部管道建設受阻、維護與使用帶來的問題，給基礎資源也帶來了更不利的影響。

5G來臨后，5G網絡建設明顯加快，網絡覆蓋持續、深入推進，必然會引發一波密集的新建站建設熱潮[1]，加上原有站點因集中化帶來的前傳網絡改造，管道資源將面臨5G基站接入光纜建設的嚴峻考驗。了解導致當前通信管道資源不足的成因，有針對性提出解決管道基礎資源短板的策略，事關各大運營商5G網絡建設成敗，理應引起我們足夠的重視。

1 形成當前資源瓶頸的成因分析

管道基礎資源形成瓶頸，可以說是規劃、建設、維護和使用這四個方面因素共同作用的結果。

1.1 管道規劃存在一定偏差

早期的移動業務運營商因業務定位問題，傳輸網基本都是圍繞局房中繼及基站回傳需求建設，有限的投資既要滿足快速發展的無線站點建設，又要圍繞站點高效、快速形成配套資源，因此不管是出于基站建設需求不明確還是投資考量角度的原因，前期規劃建設的通信管道能力，在滿足當下5G及綜合業務接入時力不從心。

1)從路由規劃角度來看。城市中確實有一些道路的管道建設，在前期規劃階段就沒有得到及時關注和跟進。早期對于傳輸需要滿足的需求較為單一，即便無管道，少量基站接入光纜建設時，也因為光纜條數少，通過墻壁吊線、釘固或共享其他運營商資源都可得到解決，不會對業務造成太大的影響。各大運營商全業務運營后，部分道路沒有通信管道造成業務發展受困的局面，也日漸凸顯出來。

2)從管孔容量規劃角度來看。早期基站站點少，回傳光纜網絡較為簡單，隨著基站的逐步增多，回傳光纜網絡的規模越來越大，早期管道管孔配置基本不超過2孔(此處及下文無特別說明，均指φ110標準孔徑)，在運營商全業務接入光纜網絡建設進入快車道后，光纜增速遠超基礎資源的建設速度，管道管孔的平均使用率快速增長，原有的管孔配置，特別是業務密集區域，容量已經無法應對光纜建設需求。

3)管道位置的規劃也帶來一些問題。早期因為業務定位，管道單純服務于基站回傳光纜和核心局房局間中繼光纜，人手孔除了接續外，最主要是作為光纜敷設的中間操作井，因此在規劃建設時，管道建在車行道上并沒有凸顯出問題。到了全業務發展時期，這些人手孔需要發揮的作用遠不止施工操作，還擔負向周邊企事業單位、樓宇、住宅小區等目標延伸覆蓋的支點作用，此時車行道內的人手孔就成了無法突圍的牢籠，成為業務拓展的阻礙。

1.2 建設上受制于市政影響

管道建設需要破路破土，涉及水、電、氣及其它地下管線，實施起來對路面、交通、民生影響大，主動開挖建設管道的審批手續通常較為嚴格。相比之下，隨道路新建、改擴建工程同步建設通信管道，更易于通過審批，也沒有破復路面、綠化帶額外需承擔的費用，因此當前隨市政道路工程新建管道已成為通信管道建設的主要模式。

隨路建設不可避免也將會受到市政道路建設計劃的影響：1)通信管道無法根據自身業務需求的迫切程度來排優先級；2)跟隨市政道路建設管道進度不可控；3)管道段落的起止由市政道路建設方案決定，市政道路分期建設帶來很多斷頭管道的問題。

1.3 維護上無法跟進解決帶來的問題

管道建成投入使用后，從管道自身來看常會遇到以下的問題：1)購置的管道本身質量問題，后期會出現管道變形、斷點，致使瓶頸增多；2)道路改擴建、水電氣相關單位維修動土影響到管道；3)路面或地基沉降導致管道變形、阻斷。

以上這些因素，除了相關部門動土帶來管道破損、變形，可通過維護巡線工作及時發現維修，其他問題都是日積月累過程中逐步形成的，通過巡線無法準確、及時發現問題并維修解決。故障點長期積累得不到解決，嚴重時可導致整條道路資源不暢以致報廢，使用陷入困局。

1.4 管道使用上存在的問題

管道基礎資源陷入瓶頸，從使用角度來看，反映在指標上通常都是局部甚至整體管孔使用率偏高，而管孔使用率是與管孔容量、管孔穿放光纜規模等因素有關。

總體來看，在可有效使用管孔規模緩慢增長或不變的前提下，管孔使用率提升過快，是因為光纜長度增長過快。

在滿足業務需求、纖芯使用率保持基本穩定的情況下，如果纖芯配置N比較小，過多使用小芯數光纜，那么光纜長度就會變大，推高了管孔使用率；

在滿足業務需求、光纜芯數配置N保持基本不變的情況下，光纜實際使用效率較低，不能統籌需求來使用光纜，那么光纜長度一樣也會變大，同樣也會推高了管孔使用率。

因此，除了管孔資源配置，管道投入使用后，光纜的組網架構、光纜纖芯配置、路由方案以及一些被動因素，都會影響到管道資源。

1)市政道路管道網絡不完善，以及管道存在大量斷頭和故障點，這些問題會給光纜網絡的組網帶來不可忽視的影響，壓力轉嫁到了周邊的管道中。一方面，瓶頸路段管孔使用率不高，平衡了總體使用率數據，掩蓋了周邊道路管道不堪重負的現狀；另一方面，光纜路由無謂繞行，滿足的業務沒變，但總體光纜皮長卻增加了，過多地占用了管孔。

2)部分光纜路由方案的編制存在一定缺陷，方案編制者對于新增管道信息掌握不及時，或在慣性思維模式下，憑經驗反復利用固有道路管道去走光纜，人為造成資源使用的不均衡性，導致部分路段管道局部擁塞。

3)對于部分有雙中心或多中心的城市，中心與中心之間連接的道路少，客觀上造成了跨區域溝通的光纜，都需要反復通過少數管道路由來敷設，最終形成區域與區域之間溝通的瓶頸。

4)面向客戶接入的光纜架構、光纜纖芯配置以及使用不合理，小芯數點對點長路徑單獨布放的光纜過多，業務分散纖芯使用率不高，無疑增大了城市光纜總體規模，推高了管道的總體使用率，在局部業務密集的中心城區，管孔資源甚至已經全部消耗殆盡，而這些區域本就是5G站點密集建設和優先建設的主戰場。

管道資源在使用方面的若干問題如圖1所示。

圖1 管道資源在使用方面的若干問題

2 如何有效破局

通過以上各種成因分析可以清楚認識到，通信管道陷入資源不足的困局不是短期內形成的，也不僅僅是管道自身的問題，而是在各種因素共同作用下長期形成的。圍繞全生命周期，從“規、建、維、用”多方面入手，是解決管道基礎資源不足的根本。

2.1 從管道規劃入手必不可少

1)充分考慮全業務需求，對于未來業務拓展、城市發展規劃、城建法律法規等做到更深入的了解和調研，抓住新城區、開發區建設的契機，緊盯市政道路建設規劃，實施通信管道全覆蓋策略。對于事關網絡發展全局的骨干光纜路由和業務密集區域道路，應主動協調，尋求通過破路、微控定向鉆等方式加以解決。

2)管道位置應遵從市政道路規劃給定的弱電管網位置，設置于人行道或人行道側綠化帶，不得設置于車行道。如位置受限，應在主干管道建設的同時，做好分支管道，以利于后期通過該管道人手孔向周邊做業務延伸覆蓋。

3)不拘泥于管道規劃建設指導意見，管孔容量配置應建立在全面的需求調研分析之上，充分考慮需求和冗余進行配置。

運營商指導意見中常以主干道路、次干道路、一般道路等維度配置管孔容量，一般情況下，主干道路管孔容量＞次干道路管孔容量＞一般道路管孔容量，某運營商通信管道容量配置指導要求如表1所示。

表1 某運營商城域網管道容量配置表

表2 某城市管道管孔容量配置總體范圍一覽表

《城市道路工程設計規范CJJ37-2012(2016年版)》將道路等級分為快速路、主干路、次干路、支路等四級[2]。其對于主干路及以上級別道路的定義如下：快速路應中央分隔，全部控制出入、控制出入口間距及形式，應實現交通連續通行，單向設置不應少于兩條車道，并應設有配套的交通安全與管理設施；主干路應連接城市各主要分區，應以交通功能為主。主干路兩側不宜設置吸引大量車流、人流的公共建筑物的出入口。

可以看出，城市道路工程設計規范中的快速路和主干路主要是發揮交通“主動脈”作用，道路兩側不設置密集人流出入的高價值商業中心或住宅小區，很明顯其與通信管道建設指導意見中主干道路不等同。在執行指導意見建設管道時，不應盲目地套用城市道路分級體系，管道分級應更傾向于指在通信網絡建設中發揮主干、次干、一般作用的道路。

主干管道應發揮的作用：主要承擔干線光纜、核心層光纜、市到縣本地網光纜、匯聚層光纜等光纜的建設，兼顧面向基站接入層光纜、面向客戶綜合接入光纜等層面光纜。主干管道的建設最為重要，其優先滿足城域骨干層面及以上光纜的布放，重在主動、快速獲取，在造價和協調上可給予傾斜。

次干管道發揮的作用：主要承擔市到縣本地網光纜、匯聚層光纜、面向基站接入層光纜、綜合業務接入區主干光纜的建設，兼顧面向客戶綜合接入光纜等層面光纜。

一般管道發揮的作用：主要承擔面向基站接入層光纜、面向客戶接入層光纜的敷設，可兼顧一部分匯聚層光纜。一般管道是通往末端“毛細血管”的主要資源。

規劃時，對于道路管道管孔容量的配置，應在正確的光纜網絡架構前提下，逐路分析其所需承擔哪些層面光纜，各層面光纜終期可能敷設條數，再結合一定的冗余系數，推導出管孔的終期配置。

以某中型城市管道規劃為例，規劃對該地市各條道路管道管孔使用分別進行了測算，容量配置總體范圍如表2所示。

根據該規劃方法，從每一條道路光纜穿放需求預測入手，推導出該道路管孔配置需求。一般管道重要性雖不及支撐干線光纜的主干、次干管道，但其卻是城市管孔資源消耗的“主戰場”，因此對其應側重保障容量。

表2反映出來的管孔容量需求，雖然與傳統認知中主干管道管孔容量配置要高于次干、一般管道的思維不同，但只要在需求方面做到合理、詳盡分析論證，不遺漏，不浮夸，管道投入使用后光纜建設也能遵從正確的網絡架構，那么正常情況下規劃配置完全可以滿足中長期發展需求。

2.2 緊抓市政道路改擴建契機新建或擴建管道

在全業務發展戰略實施前，運營商失去了一些道路跟建管道的良機，現在要想在這些成型道路上再協調建設很困難。相較于主動破路，跟隨市政道路改擴建工程同步去建設管道，無論從審批難度還是費用投入來看，都是最優的選擇。

當前國內大多數城市市政道路都以瀝青結構路面為主，材料性能好、摩擦力大、壽命相對較長，養護得當最高可達十幾年[3]。但事實上幾乎所有城市道路翻修時間間隔都無法超過十年，主要原因包括：緩解交通壓力，路面擴寬改造；綠化養護建設；沿途纜線下地；市政給排水系統整治；綜合管廊建設；軟基道路翻修；老城區、棚戶區改造。

縱觀國內城市大部分的道路，其擴寬、翻新、改造、整修的間隔時間已經縮短到5～10年，因此在沒有通信管道的道路上，抓住市政道路改擴建機會跟進管道建設，是可行的，也是中長期的最佳解決之道。

2.3 多種方法靈活解決管道存在的故障點

對于原來建有管道，但是因為種種原因形成故障斷點、瓶頸的路段，要靈活使用各種方式方法去解決問題。斷點較多、整體資源不足的路段，從長遠來看，還是要緊盯市政道路改造契機；斷點較少、個別點存在瓶頸的路段，通過往街巷、小區縱深處繞行的方式，或通過局部架空、墻壁吊線來解決；對于發揮主干作用，承擔城域骨干層面及以上光纜布放用途的路段，應不惜代價，協調破復道路或全程定向鉆頂管來加以破解。

2.4 正確使用管道

1)新建光纜應選擇最捷近路由，原有光纜因前期管道不具備、斷頭、資源不足制約繞行的，在條件具備后，也應割接調整至最捷近的路由上。

2)多中心城市，且中心與中心之間連接的管道路由較少時，應：①規劃打造城域骨干層面的傳輸調度層架構，匯聚和疏導城市副中心業務，避免建設大量直達光纜，占用有限的管孔；②規劃打造大芯數調度光纜，匯集多個系統的纖芯需求，從而減少光纜條數，減少管孔資源的消耗。

3)管孔使用單位密切關注管道網絡新增信息，改變慣性思維模式，本著盡量均衡使用資源、分攤業務到不同道路管道的原則去編制光纜建設方案。

4)運營商面向客戶綜合業務接入光纜網絡經過多年的建設，在市區建成區內基本都完成了覆蓋[4]。原有通過小芯數光纜、基站內SDH/MSTP資源接入的政企客戶，可就近割接至分纖箱或接入光交，利用大芯數的綜合業務區主干光纜或聯絡光纜，匯集送至PON網絡平臺或CRAN機房內PTN平臺，將割走業務的小芯數光纜拆除，從而緩解主干路段和業務密集區域的管孔資源。割接調整業務承載如圖2所示。

圖2 通原有小芯數光纜割接調整業務承載示意圖

5)整合面向基站接入層光纜，優先割接利舊現有光纜建設5G前傳網絡，減少單獨新建5G接入層光纜規模，提高接入層光纜纖芯使用率，減緩光纜規模的增長，達到控制管孔使用率過快增長的目的。5G前傳接入光纜建設方式示意圖如圖3所示。

圖3 5G前傳接入光纜建設方式示意圖

3 理性看待破局的艱巨性

管道建造協調不易，不能錯失建設良機，也不能因局部路段一時的管道建設受挫、管孔資源不足，而把眼睛只瞄向管道，盲目地加大管孔配置，無謂地耗費管道投資，還是應該理性辯證地去看待這件事。

既然困局不是短期內能形成的，那么破局也一定會是一個漸進的過程。管道與業務需求的匹配基本會經歷三個明顯的階段：

第一階段，擁有管道的道路數量增速較緩，管道網絡不成形，但業務總體需求提升較快，因此管孔的總體使用率呈現不斷上升態勢。該階段下，單路段管道管孔可以說“多多益善”，可在斷點整治、光纜網絡架構優化調整入手，控制使用率增速。

第二階段，管道網絡不斷完善，斷點減少，光纜網絡的架構也得到優化，且擁有管道的道路增速較快，總體來看可有效利用資源的增速已經超過業務需求增速，管孔總體使用率將呈下降趨勢。該階段下，管道網絡將更健壯，斷點和瓶頸都能得以解決。

第三階段，市政道路網絡成型，光纜架構穩定合理，再輔以一些管道建設新技術和新材料，有效資源的增速與5G等綜合業務的增速相一致或相近，管孔使用率將趨于穩定或緩慢增長。該階段下，管孔總體使用率是穩定的，也是符合管道目標網管孔容量規劃的。

破解管道資源困局所要經歷的三個階段，管孔使用率趨勢預測如圖4所示。

圖4 三個階段管孔使用率趨勢預測圖

顯然，很多城市還處于第一階段，管孔絕對需求呈現快速增長的態勢，這個階段需要在“規、建、維、用”這四個方面同時發力。在5G建設如火如荼地展開之際，既要重視和把握來之不易的建設良機，也不能為度過眼前難關盲目浪費投資。不加分析地增大管孔配置，不解決好當前建設、維護、使用上的弊端，再多的管孔資源也將會被消耗殆盡，最后不僅破解不了資源瓶頸，還會使光纜網絡變得更復雜，隱患更多，傳輸網絡看似強壯實則脆弱，經不起任何風險的沖擊。

4 結語

當大家津津樂道5G給我們的世界帶來了怎樣變化的時候，看一看腳下卻發現，在5G無線網、核心網甚至是動力配套方面傾注了太多心血的同時，還得為日趨緊張的管道資源憂心忡忡，其是否健壯已成為影響5G網絡建設進展的關鍵。

破解資源困局，一方面來看難度不大，就管道本身而言協調難度大于施工方案；另一方面來看難度又很大，因為想要解決資源不足問題，不僅僅需要從管道自身想辦法，也還要涉及到傳輸、線路網絡架構的優化整治，可謂是困難重重。

管道基礎資源的破局是一道有加有減的計算題，如同治水，既要擴寬河道，打通瓶頸和斷點，也要構建更為合理的河道網絡，進行疏導、減少流量壓力。冰凍三尺非一日之寒，解凍也不是一朝一夕，管道管孔資源不足是長期形成的，解決也需要以一顆耐心、細心和平常心，踏實地做好整治工作，這將使得5G及后續網絡大規模建設來臨時，通信管道基礎資源能夠經受得住考驗。