路灯杆在通信基站快速规模建设中的研究与实践

戴海兵 陈爱勇

【摘要】 针对基站选址建设协调困难这一困扰通信运营商的普遍问题，本文探讨了将基站建设与城市内遍布的路灯杆进行结合的具体方案。文中对路灯杆与基站建设融合的关键技术进行了深入研究，对效益进行了全面分析，在实际场景中进行了运用并取得良好的预期效果。

【关键词】 路灯杆 基站 建设 室外机柜 组网 4G

一、引言

随着4G牌照的发放，各通信运营商均在大力推进4G基站建设。但伴随着经济社会的发展进步，百姓越发关注自身健康，大众对通信辐射存在普遍误解，造成基站建设垃圾箱效应凸显。人们越发依赖于通过移动通信基站与外界沟通交流，却极希望自己所生活的社区房舍远离移动通信基站。与此同时，随着经济建设的快速推进，土地资源已非常稀缺，往往通信运营商规划站址，土地征用却极其困难；即使站点与业主谈妥允许建设，但周围居民在基站建设过程中百般阻拦，也会给基站建设增添变数。

建站难，难建站，已是近年来各通信运营商共同的难题。同时，由于4G网络频段较高，对障碍物的绕射和穿透能力弱，两个基站之间的距离不能超过400米。换句话说，每隔400米即需布置一个4G基站。如此高的密度，在僻静的局部地区尚有可能，然而在热点区域，周围居民集中，征地及建站必然遭到强烈干扰和抵制，如何将大量的基站建设下去，是摆在通信运营商面前的共同难题。

二、可行性分析

为了提升网络覆盖质量，解决道路场景的基站建设，同时将基站塔体融入到现场环境中，并达到与环境的和诣统一，各大通信运营商对道路覆盖基站解决方案存在迫切的需求。

路灯，在城市的每条大街上每隔35米左右即装有一个。这可以作为非常宝贵的基站站址资源，运营商可结合现网的基站分布选择合适的路灯杆位置，将原有的路灯杆替换成满足通信需求的路灯杆体，采用分布式基站建设模式建设通信基站，既保持原有的城市景观照明，又解决通信基站落地的难题。

通信基站与路灯杆结合的前提条件是当前基站无线主设备主要为BBU+RRU的分布式基站设备，与传统无线主设备相比，可以无需机房；其次是目前可以代替传统机房的室外一体化机柜，该项要求也已具备大规模使用的可行性。

三、关键技术方案

通信基站与路灯杆相结合是一种全新的模式，需要基于现有的资源，充分分析路灯基站的特殊性，在现有的设备选型、组网方案等基础上进行创新。

3.1 路灯基站原理

路灯基站包含三大要素：路灯杆体+室外机柜+集束天线，如图1所示。

3.1.1 路灯杆体

将移动通信杆体功能需求和路灯杆体功能需求相结合，制定通信路灯杆体综合需求：（1）杆体预留法兰孔。a、距杆体顶端1米处预留尺寸为50mm*70mm的后期网络扩容走线法兰孔；b、灯头支臂下方0.5米杆体处预留尺寸为50mm*70mm的路灯监控走线法兰孔；c、距杆体下端2.5米处预留尺寸为100mm*120mm的电表箱走线法兰孔；d、灯头支臂上方0.5米杆体处预留尺寸为50mm*70mm的GPS走线法兰孔，同时预留GPS天线固定抱箍；e、距杆体下端0.6米处预留尺寸为130mm*350mm的路灯操作维护法兰孔；f、所有预留法兰孔均需封闭、可拆卸；（2）塔脚锚栓螺母强度性能为8.8级，双螺母。地脚螺栓标准：15米路灯杆法兰盘700mm，6根直径42mm，长1500mm；20米路灯杆法兰盘700mm，6根直径48mm，长1500mm。（3）杆体基础朝机柜侧预留2根内径60mmPVC管+1根内径40mmPVC管。（4）塔型设计时考虑设计基本风压为0.45kN/m2；顶部集束天线不大于φ300X2000；集束天线底部法兰尺寸为：φ100/φ200（3φ150.6±0.3长圆孔）；集束天线重量不大于40Kg。

3.1.2 室外一体化机柜

结合路灯基站实际设备情况，对普通室外一体化机柜进行改造，形成适合路灯基站使用的“胖路灯机柜”和“瘦路灯机柜”。

（1）胖路灯机柜：920*920*1700mm，适用于路灯杆边上有较大面积绿化带或隐蔽空地，如图2所示。

（2）瘦路灯机柜：700*650*1750mm，适用于路灯杆边上无绿化带空地或有较小面积绿化带空地，如图3所示。

通过对普通室外一体化机柜的改造，形成尺寸较小、满足RRU安装的路灯机柜，更加适合路灯基站建设的场景需求。

3.1.3 集束天线

考虑路灯杆特殊杆体结构及使用场景，传统的板状天线无法使用，故考虑使用多小区集成度高的集束天线。

根据网络实际需求，集束天线按照扇区数量分为三扇区和二扇区；按照频段分为2G/TD双频集束天线和LTE集束天线。

路灯杆基站集束天线安装在路灯杆顶端，集束天线外观及颜色与周边路灯杆保持一致，避免天线直接裸露安装，隐蔽性好。此外集束天线的天线增益可达到15dbi左右，与传统基站天线增益相仿，可以很好的解决路灯杆基站周边道路的覆盖。

三扇区与二扇区集束天线外形见图4：

3.2 组网方案

3.2.1 组网策略

采用集束天线，分两扇区、或三扇区分别向两个或三个方向进行覆盖，同一位置上的两面天线合并成一个小区，进行补盲覆盖及吸收热点地区的话务量。在十字路口或路中间，在相对或者对角的路口分别一根路灯杆，分别用来做DCS&TD、LTE系统的覆盖，主要的覆盖需求分为孤点覆盖、线状覆盖和面状覆盖，如表1所示：

路灯基站采用集束天线，天线通过馈线连接到RRU与RRH合路后的功分器，采用灯杆安装方式，一个单通道RRU可以通过功分器连接集束天线的两面天线，这样，一个灯杆处需要一个RRU、两面天线。为了减少市民关注度，RRU与RRH选择放在灯杆的下面或灯杆旁边，用室外机柜来伪装RRU。各RRU之间可采用星形方式组网，独立站点完成覆盖。

BBU一般采取光纤拉远方式，可放置在附近宏站或室内覆盖的机房内，通过光纤连接到最近的RRU。

3.2.2 单站建设组网方案

因路灯基站同时存在2G/TD/LTE需求，优先把2G的SUMX下沉安装到2G/TD的室路灯机柜中，TD的BBU和LTE的BBU拉远；路灯基站外市电和传输只到其中的2G/TD路灯机柜，LTE路灯机柜的电和传输通过光电复合光缆从2G/TD路灯机柜引接；如果该路灯基站只有LTE需求，那么LTE的BBU下沉安装到路灯机柜中，外市电和传输正常接入LTE路灯机柜。这样既可以利用机柜的干接点监控，又能减少路灯基站的设备功耗，降低市电引入难度。

3.3 路灯美化

路灯是城市环境的重要组成部分，不仅仅是照明工具，更是一种艺术形式，与周围环境友好协调、有机融合是建站避免民扰的关键因素。设计、建造优美和谐，将通信设备或机柜融入或隐藏其中，既美化环境，又兼具照明和通信功能的路灯是路灯基站的目标任务。随着技术进步，基站设备越来越小，将其隐藏至优美的伪装机房、路灯杆体是完全可行的，再加上灯杆的美化设计，居民是会完全接受这样的城市艺术景观的，民扰就可以顺势化解，如图5和图6所示。

3.4 建站模式

传统建站模式，是网络运营商自己或代理在规划建站区域直接业主协调建站征地事宜，全面协调建站事务。这种模式，需要运营商全面把控，牵扯太多精力不说，随着时代变化，越发显示其有诸多弊端，首先业主漫天要价，再者周围民扰不厌其烦，规划站址长期得不到落实，而且还经常遭到该区域周边居民通信信号差的投诉。随着现代服务业的蓬勃发展，专业的谈点公司或第三方建站公司都应运而生，通过第三方建站公司或通信业务供货商全面协调建站事宜，全面完成后向通信运营商交钥匙的建站模式。术业有专攻，专业公司有其专业性，有其解决问题的特有资源和有效手段，难建站点采用如此模式必然大幅度减少。

四、效益分析

路灯基站与绿化带基站，建设模式相近，均为室外机柜+景观塔/路灯杆，适用场景相似，但是与绿化带基站对比，路灯基站建设成本降低60个百分点，建设周期减少3天，具有较大优势。

4.1 建设模式对比，如表2所示

4.2 建设成本对比，如表3所示

4.3 建设周期对比，如表4所示

五、实施效果

南京移动率先对路灯基站的建设进行试点，目前已完成首批站点的安装开通工作，解决了江南明珠小区、紫园小区等10处长期信号弱覆盖点，实现了环陵路等8处重要道路TD连续覆盖，同时解决了6路、37路、59路等13条公交沿线LTE疑难站点建设。根据南京网络现状，针对多年未选址成功的弱覆盖区域，规划了100个路灯基站用以解决移动用户长期投诉热点区域。建设完成后预计将有效解决军区司令部大院、奥体中心居民区、西康路省委家属楼等176处长期弱覆盖点，同时为后期LTE建设预留资源，以便于后期LTE建设工作快速部署。

实际建成的路灯基站如图7，8所示：

六、结束语

随着2G&TD网络运营发展及LTE大规模建设，传统基站建设模式已经不能满足移动通信网络发展需求，路灯基站建设模式在一定程度上降低加快网络建设难度，解决网络深度覆盖问题：（1）移动2G&TD用户爆发式增长，网络底噪抬升，弱覆盖区域不断增多，使用路灯基站可以解决网络弱覆盖，加强网络的深度覆盖；（2）LTE大规模建设即将到来，城区基站选址难度日益加大，采用路灯基站建设模式可以有效解决基站选址问题，推进LTE网络建设步伐；（3）路灯基站成规模建设后，可以为后期城市室外WIFI覆盖做好前期配套资源储备，降低后期“无线城市”的建设难度。