路灯杆资源在基站建设中的应用研究

（湖南省邮电规划设计院有限公司，长沙 410126）

路灯杆资源在基站建设中的应用研究

周利辉，孙朝晖，蒋招金

（湖南省邮电规划设计院有限公司，长沙 410126）

路灯杆在建设完成后，已具备电力引入、防雷接地、塔杆等基础条件。本文重点分析了路灯杆基站建设的技术方案，提出了利用路灯杆建设基站的应用建议，为运营商网络建设提供参考。

路灯杆；站址资源；微基站

1 背景

随着移动通信网络的规模发展，无线基站站址资源日趋紧缺，在选址过程中，经常会出现由于各种原因无法获取合适站址或者原有站点被逼迁，导致某些区域网络覆盖问题，为了应对这种棘手情况，采用利旧城市道路两旁的路灯杆资源建设基站的方式不失为一种折中的解决方案。

每个地级市均有公共事业局，下设路灯管理处（科），铺设了市内数以万计的灯杆和上千公里的管网设施，在这些市政公共地带，如能利旧这些基础资源，对一些难以建设宏站的区域如市区街道、主干道、公园、广场等进行有效的补充覆盖，则能提升网络质量，同时又节省配套投资。本文主要对利用路灯杆建设移动通信基站的技术方案及应用方案进行研究。

2 路灯杆类型及相关参数

按路灯高度分高杆路灯、半高杆路灯、常规道路灯、庭院灯和草坪灯。

(1）高杆路灯：是指灯具安装高度等于或大于20 m的灯杆上，一般应用于主要道路的复杂汇合点，大型立体交叉，大型广场、大型公共停车场等。

(2）半高杆路灯：是指灯具安装高度为15～20 m的灯杆上，一般应用于道路的交岔路口，城市广场、车站、码头、货场、公路、体育场、立交桥等。

(3）常规道路灯：是指灯具安装高度为6～15 m的灯杆上，按照一定间距有规律地连续设置在道路的一侧、两侧或中间分车带上。

(4）庭院灯、草坪灯：一般指灯具安装高度为6 m以下灯杆上，通常应用于园林景区、住宅小区、庭院、商业步行街、文化休闲娱乐广场、风景旅游区等。

在利用路灯杆建设移动通信基站时，通常重点关注路灯杆的以下参数。

（1）高度。路灯杆的高度与灯具的类型、布灯方式、安装高度、灯杆间距、路面的宽度等因素有关，一般而言，以道路普遍使用的截光型灯具而言，其关系如表1所示。

表1 灯具高度与布置方式、间距及路面宽度关系表

（2）壁厚及管径。路灯杆主杆为锥形杆，采用Q235钢材折弯成型，杆体壁厚与高度有关，以10 m路灯杆为例，通常采用厚3.5～5 mm钢板，上口直径为70～80 mm，下口直径为170～200 mm。具体灯杆的壁厚及管径需通过查勘确定。

（3）底座尺寸及基础。基础的深度一般为灯杆高度的1/6～1/8，长宽是路灯高度的8%左右，另外基础应该有4条预埋螺丝（最小不能低于M20），在具体应用时需路灯管理所提供的基础图纸进行校核。

3 利用路灯杆建设移动通信基站的技术方案分析

3.1 主设备选型

路灯杆型基站设备工作于无空调的室外环境，既可能遭受雨雪天气的侵袭，还会受到撒水车等人为的浇灌、消防水龙头高压冲击等，对设备本身的密封性能要求较高。主设备在选型时还需考虑设备的安装位置、路灯杆的承重、抗风压等参数。

考虑到周围环境、建设安全性以及实际覆盖需求，主设备可以采用BBU+RRU分布式基站设备及微基站设备两种类型。

3．1．1 BBU+RRU设备

BBU设备通常放置于机房或室外一体化机柜中，RRU可考虑挂杆安装或落地安装方式。供电方式包括直流或交流两种方式，通常不含天线的RRU及安装件的重量不超过20 kg，含天线的一体化RRU及安装件的重量不超过25 kg，迎风面积不超过0.2 m2。

3．1．2 微基站设备

室外型微基站一般为瓦级产品，输出功率为1～ 10 W，典型为5 W。室外型微基站的设备形态通常为一体化模式，设备含有基带和射频单元，具有基站主要功能，直接连接核心网。室外型微基站具有设备体积小、重量轻等优势，能够安装在具备供电及光纤连接的任意地点，适合利用路灯杆资源进行灵活部署，有效解决覆盖和容量问题。

微基站一般考虑挂杆安装，通过考察主流厂家的微基站产品，设备及安装件总重量一般不超过15 kg，迎风面积不超过0.1 m2。

3.2 天馈线选型

3．2．1 天线选型

灯杆型基站的天线有两种形式，其中一种是集成天线，它以遮阳板的形式，组装到RRU或者微基站外面。另一种则是独立天线，独立天线在选型时需考虑到与周边环境的和谐共存，建议独立天线安装过程中进行美化伪装，结合当前市政路灯杆常见架设物类型，广告牌式、圆管装、集束型等造型相对而言较为适合灯杆型基站天线的伪装。

天线的重量幅度变化较大，通常为10～30 kg，迎风面积视不同的伪装方式， 通常为0.05～0.5 m2，为减小天线的风荷和对灯杆安装的要求，优选尺寸小、重量轻的天线，但具体美化形式依据路灯杆周围环境而定。

3．2．2 馈线选型

为保证路灯杆的美观性，RRU设备在落地安装时，RRU与天线之间的馈线通常在杆体内部布放。以10 m灯杆为例，灯杆底部直径185 mm，顶部直径80 mm，如果采用7/8″馈线，则馈线在灯杆顶部较难穿过、打弯，同时灯杆侧面开孔也将较大，不利于灯杆的安全，若采用1/2″馈线则能解决灯杆侧面开孔、馈线弯曲、穿孔等问题。

由于杆体顶部直径仅为70～80 mm，考虑到灯杆侧面开孔大小对于杆体安全方案的影响和1/2″馈线的弯曲半径，建议单个灯杆最多布放4根1/2″馈线，即单个灯杆上站型设置为两小区。

3.3 无线覆盖能力

无线覆盖能力与频段、制式、主设备选型、天线增益、馈线损耗、天线高度等密切相关，考虑到路灯杆的高度，一般低于建筑物平均高度，因此，灯杆型基站主要用于道路及两侧小范围的补盲和补热覆盖，室外无线网络主体上仍由常规宏蜂窝基站来解决覆盖问题。

3.4 防雷与电力接入

基站采用220 V交流供电系统，外电引入敷设路由建议不采用新建、开挖方式，考虑直接从路灯电力系统中获得，道路的路灯灯杆旁边基本上都设置有施工维护井盖，通过市政管道从路灯灯箱变直接引电。

根据交流电供电电流和截面积关系表格可知，2.5 mm2线径能支持不小于16 A的电流，即能为设备提供3 520 W的功率。1.5 mm2线径能支持不小于10 A的电流，即能为设备提供2 200 W的功率，具体可根据设备的功耗灵活选择。

灯杆地下都设有避雷带，因此基站防雷可共用杆体防雷系统，从灯杆地下避雷带引出接地扁铁，用于基站设备防雷和馈线接地。

3.5 传输方案

由于新建传输管道比较困难，路灯杆选址位置应尽量靠近已有传输管道，无已有管道的情况下，可通过共用市政管道，从光缆交接箱新建传输光缆至路灯杆基站，光缆交接箱再通过跳纤的方式以确保路灯杆基站与传输设备的连通。

3.6 荷载核算

根据常见路灯杆规格标准，以10 m路灯杆为例：上口直径70 mm，下口直径180 mm，材质Q235，天线挂高考虑9 m。其它考虑条件如下。

（1） 以微基站为例，设备的迎风面积均小于0.1 m2，挂杆总重量不超过15 kg核算。

（2）以RRU设备为例，以挂杆总重量不超过25 kg计。

在荷载计算软件（Spt）中输入以上参数，得到不同承重、不同迎风面积在不同风压区间的灯杆壁厚要求如表2所示。

表2 10 m路灯杆在不同风压区间的灯杆壁厚要求

为保证杆顶位移满足通信行业要求，以及安全生产要求，在灯杆型基站建设过程中，考虑到各地路灯杆参数不尽相同，实际建设应参照表2尽可能采用壁厚规格较大的灯杆。同时在实际应用时还应对具体灯杆的壁厚和基础进行复核。

4 利用路灯杆建设移动通信基站的应用方案分析

4.1 建设方案

根据主设备、天馈线及安装件的重量、迎风面积，综合路灯杆的荷载能力，利用路灯杆建设移动通信基站的建设方案可分为以下3种。

4．1．1 方案1：微基站设备挂杆安装

微基站设备可采用紧固件安装在路灯的杆体上，从微基站的重量与尺寸（迎风面积）来看，单根灯杆上最多放置1～2台微基站设备。基站设备的天线可根据覆盖需求采用集成或外接的方式。

4．1．2 方案2：RRU+集成天线挂杆安装

以天线一体化RRU为例，设备总重量及安装件小于25 kg，可考虑挂杆安装。单个灯杆设置1个扇区。

4．1．3 方案3：一体化机柜+美化天线

RRU设备外接天线，考虑到设备重量及天线重量会超过35 kg，建议RRU安装于路灯杆旁的一体化机柜内，天线挂杆安装，馈线自杆体内部布放。因杆体顶部直径仅为80 mm，单个灯杆可最多设置2个扇区。

4.2 适用场景

路灯杆基站以底层的延伸覆盖为主，在高话务区主要实现无线容量的提升，同时改善覆盖质量。

路灯杆基站的适用场景包括补盲型和补热型两种场景，用于解决点状或者线状区域的覆盖和容量。典型场景如下。

（1）城市道路场景：由于道路的特殊功能，对施工周期要求很严，且需要道路管理部门及市政规划相关部门的审批，基站建设难度大。但是城市道路覆盖问题又是一个非常重要的问题，需要运营商提供一个完善优质的覆盖网络。

（2）密集居民区的低层场景：楼群密集，楼宇之间间距小，人流量大，话务量大，有宏站覆盖，但在低层几乎无信号。

（3）有站区域的覆盖盲点：已有宏站覆盖，但由于频段较高、建筑物阻挡等因素，出现小范围的覆盖盲点，造成用户投诉等。

（4）离散孤立的热点：具有人流量大、话务高的特点，数据业务需求比较高，通常包括城市中的商业广场、旅游休闲广场、高校某个区域等。

综合对比如表3所示。

4.3 应用建议

（1）灯杆荷载能力是其能否作为天线或微基站架设物的重要条件。实际应用时，应对具体灯杆的壁厚和基础进行核算，对于不满足荷载要求的灯杆，需进行更换或重新选择其它位置的符合要求的灯杆。

（2）应用中应根据场景的实际情况如覆盖范围、安装施工难度、造价，综合前述对比分析，灵活选择建设方案。

（3）灯杆型基站应选择合适位置和高度的灯杆。通常的原则是天线架设位置应满足正前方50 m范围内无阻挡，且挂高比周边建筑物平均高度高10 m。但由于灯杆高度一般不超过20 m，且灯杆基站主要是用于补盲和补热覆盖，因此挂高要求可以适当放松。但是应注意天线安装位置不受树木、广告牌等物体的近距离阻挡。

（4）灯杆型基站在“补热”时，为了保证能有效地分流宏网话务，必须保证灯杆基站能够部署在热点区域，同时通过采集现网UE (用户设备)话务信息、对应的位置以及栅格地图，获取现网话务地图。考虑到灯杆基站的覆盖范围，建议话务地图的精度达到50 m，精准热点定位避免“热装冷用”。

表3 综合对比

（5）灯杆型基站与宏站之间的干扰规避机制仍需业界推动，在目前缺乏有效的干扰规避机制时，该类基站仅适宜部署于宏站局部弱覆盖区，并通过建筑物阻挡、设置天线挂高、俯仰角等参数，避免与现网小区重叠覆盖区域过大。

（6）注意与环境和谐统一，天线伪装方式既要与周边路灯杆体的架设物类型协调，同时又要避免在道路交通事故过程中存在连带责任。

5 结论及建议

利用路灯杆建设移动通信基站是站址开源的一种很好方式，无论在技术、工程施工、使用与维护上都具备可行性，在确保灯杆荷载进行安全复核后，并兼顾投资合理的条件下，值得在特定场景使用。

News

CSR 携手Microchip推广Bluetooth Smart技术

CSR公司日前宣布携手Microchip（美国微芯科技公司）推出一款基于CSR1012方案的新型Bluetooth Smart模块——BLE RN4020。Microchip是全球单片机、混合信号、模拟器件及闪存专利解决方案领先供应商，其此次推出的这款简单易用的完整交钥匙方案有助于进一步推广CSR成熟且高度灵活的Bluetooth Smart IC。

该FCC与ETSI合规模块使开发人员能够使用CSR市场领先的Bluetooth Smart技术。它由Microchip MPLAB X集成开发环境提供支持，可允许开发人员访问大型Bluetooth Smart开发范例代码库，从而有利于加快产品原型制作并最终提升产品上市速度。

Microchip之所以选择CSR作为其Bluetooth Smart芯片供应商，不仅因为CSR在蓝牙技术领域享有良好声誉，还因为他们曾共同为客户在某产品整个设计开发周期期间提供支持。

CSR业务部高级副总裁Anthony Murray表示：“CSR致力于向开发人员群体最大限度地推广Bluetooth Smart解决方案，以促进全新消费产品的增长与创新开发。Microchip推出的BLE RN4020模块使Bluetooth Smart技术变得极为简单易用。无论是新手还是较有经验的开发人员，都能够轻松快速地开发出健康与健身监测器、零售Beacon、智能家居等一系列设备，从而推动物联网的快速发展。”

Research on application of lampposts resources in site construction

ZHOU Li-hui, SUN Zhao-hui, JIANG Zhao-jin
(Hunan Planning&Designing Institute of Posts&Telecommunications Co., Ltd., Changsha 410126, China)

After completion of construction, lampposts in urban already have the basic conditions for the power, lightning protection, tower and so on. This paper focuses on the technical solutions of base stations construction on lampposts, proposed applications the use urban’s lampposts construction of base stations, to provide a reference for operators.

lampposts; site resources; micro site

TN929.5

A

1008-5599（2014）08-0057-05

2014-04-06