5G基站共享提升改造方案的研究与应用

2020-04-26王海峰

通信电源技术 2020年23期

关键词：现网机柜铁塔

王海峰

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京 210019）

0 引言

近20年，通信技术从2G发展到5G，中国铁塔基站的建设总量已突破2×106座。在5G建设中，提高现有基站的共享改造是建设初期需要特别注意的，如何实现现有基站低成本、高效率以及高可靠地完成5G建设是5G目前阶段需要解决的问题[1]。

1 5G基站共享面临的问题

1.1 5G设备的影响

1.1.1 5G设备参数

5G设备参数是影响共享提升的主要因素，主要包括5G设备大小、重量、AAU迎风面积以及设备功耗等[2-4]。现网主流厂家5G设备主要参数如表1所示。

表1 各厂家5G设备主要参数对比表

1.1.2 5G设备功耗

5G设备功耗是4G设备的2～3倍，是影响基站电源配套改造的最关键因素[5-9]。4/5G系统功耗对比如图1所示。

图1 4/5G系统功耗对比

1.1.3 5G覆盖能力

设定5G网络的下行边缘速率为10 Mb/s，上行边缘速率为1 Mb/s，带宽为100 MHz，基站发射功率为100 W，基站天线为64T64R，终端天线为2T4R[2,3]。通过链路预算测算出如表2所示的5G覆盖距离。

表2 5G覆盖距离链路预算测算表

1.2 共享资源匮乏

通过统计某地市铁塔公司在2020年9月30日前完成的5G基站建设数据，共分析了5 330个5G基站建设情况。针对电源改造、天面改造、机房改造以及“社会塔”共享等方面的分析，各改造量占比如图2所示。

图2 5G基站共享改造占比

1.2.1 天面改造

5G AAU设备不具备安装条件占比75.59%，其中通过新增抱杆解决的站址占比67.30%，整合天线解决的站址占比8.29%。

1.2.2 机房改造

机房空间改造占比45.14%，其中通过新增室外一体化机柜解决的站址占比39.57%，机房内安装挂壁5G BBU解决的站址占比5.57%

1.2.3 电源改造

电源改造站点占比86.67%，其中交流引入不足占比30.27%，机柜直流不足占比54.70%；蓄电池不足（5G备电1 h考虑）占比33.82%，空开/熔丝不足占比40.61%。

1.2.4 “社会塔”共享

“社会塔”共享占比7.32%，主要通过共享电力塔、路灯杆以及交通指示灯杆等来解决，共完成405个社会塔的共享。通过已建5G基站数据分析，5G基站建设共享资源匮乏主要体现以下两个方面。一是现有基站改造占比大，二是“社会塔”共享利用率低，“社会塔”管理涉及跨行业、跨部门，来源多样，资源获取困难。

2 5G基站共享提升改造方案

2.1 天面改造

5G AAU天线的尺寸、迎风面积以及重量等参数对铁塔的承载有不同程度的影响，因此5G对基站天面提出更高的要求。

天面资源共享改造方案如下。一是从塔体结构安全考虑，未挂满的铁塔可直接加挂5G AAU；二是已挂满的铁塔优先进行结构受力分析，安全富余量满足挂载，可进行简单改造加挂5G AAU；三是对于铁塔无安全富余量，通过改造加固和等荷载替换等方案满足5GAAU挂载需求；四是考虑现网天线合路方案，可以通过同运营商天线合路及异运营商天线合路来解决5G挂载；五是对于地面铁塔无法改造的基站，尽量减少原址新建铁塔，避免投资浪费，可以通过共享社会塔方式来解决；六是对于楼面简易塔无法改造的基站，可以考虑在原楼面新建简易塔或者新增抱杆解决5G基站的建设。

2.2 机房空间

机房空间共享改造方案如下。对于室外一体化机柜，若原机柜空间满足要求，则直接安装5G设备，若原机柜空间不满足要求，则增加室外一体化机柜安装5G设备。对于砖混机房和简易机房，若原综合机柜空间满足要求，则直接安装5G设备，若原综合机柜空间不满足要求，则增加综合柜安装5G设备，若机房空间不足，无法独立安装综合柜，则5G设备挂壁安装。通过5G CU云化和DU集中的组网方式可以解决机房空间问题，此外还可以通过老旧设备整合、腾退解决，从而盘活现有机房资源，实现机房空间利用最大化和最优化。

2.3 电源配套改造

2.3.1 外市电

5G设备功耗大，对现网基站的市电引入影响较大，通过下列公式计算市电容量，与现网市电引入申请容量进行比较[9]。公式为：

式中，η为效率，一般取0.9。

外市电改造典型方案汇总如表3所示。

表3 外市电改造典型方案汇总表

2.3.2 蓄电池

蓄电池严格按照规范要求配置，根据蓄电池容量计算公式核算电池容量满足情况。关于5G备电时长，根据不同场景提供1 h或3 h的备电时长[10]。

蓄电池共享改造流程如图3所示。

图3 蓄电池共享改造流程

蓄电池共享改造方案包括4个。一是开关电源满足要求，电池容量也满足要求时，该场景仅增加差异化备电设备，电源和蓄电池维持现网不变。二是开关电源满足要求，电池容量不满足要求，机房基站空间条件允许时，增加蓄电池及蓄电池管理器。三是开关电源满足要求，电池容量不满足要求，机房基站空间条件不允许时，更换旧电池为大容量蓄电池。四是开关电源满足要求，电池容量不满足要求，增加一体化室外柜，更换旧电池为大容量蓄电池。同时可根据5G设备备电时长的要求增加差异化备电设备，实现5G设备与现网设备差异化备电。

2.4 “社会塔”共享

根据5G业务需求、技术特点以及覆盖能力等，5G基站的建设密度远大于4G，提高“社会塔”利用率可以解决5G建设瓶颈，加快5G建设，减少投资，避免社会资源浪费。可以从以下几方面开展工作。一是营造5G良好发展环境，争取5G支持政策，推动政策落地，从而提高“社会塔”共享。二是与各行业签订战略合作协议，按照资源产权属性及类型（路灯杆、监控杆、交通指示杆、电力塔等）形成“社会塔”资源库。三是结合5G规划做好“社会塔”资源的提前获取、批量获取以及科学获取。四是根据“社会塔”产权属性和类型做好资源获取的标准化流程和模块化方案，提高获取效率和成功率。五是跨行业、跨部门广泛开展合作，投资建设多功能杆，通过需求前置和资源置换等，提高“社会塔”共享率。