铁塔承建5G创新方案探讨

1 引言

进入5G时代，铁塔公司及整个行业面临以下3个主要问题：① 对于铁塔公司，5G需要部署的城区存量站址普遍承载多家运营商网络，每家至少2套系统，站址的配套设施无法再承载5G需求，改造工程量大，成本高。②运营商在“提速降费”政策背景下，又需要投入大量资金建设5G，同时又要保持一定的利润增速，对低成本建设诉求强烈。③ 5G设备功耗高，整个行业都面临较大的运营压力。

如何低成本、高效率、高质量的交付5G需求，是铁塔公司面临的一个重要课题。

2 5G部署的三大挑战

（1）功耗高

5G采用Massive MIMO技术，发射带宽增加至100 M，设备功耗也大幅提升至千瓦级，对基站的外电容量、开关电源及蓄电池都提出了更高要求，典型功耗需要如表1所示。

表1 5G设备典型功耗

（2）体积大

5G AAU的MIMO配置达到了64T64R，设备体积及重量随之幅增加，且天线一般为64T64R，与射频单元集成在一起，难以与2G/3G/4G系统天线合路，对天面资源提出更高要求，5G设备典型体积重量如表2所示。

表2 5G设备典型体积重量

（3）频段高

除广电外，各电信企业5G频段均在3.5 GHz或4.9 GHz高频（移动2.6 GHz目前由4G占用），高频段信号传播损耗增大，要达到与4G同样的覆盖效果，站址规模需增加1.5～2倍，广电及各运营商5G频段如表3所示。

表3 三家电信企业及广电5G频段

3 低成本、高质量交付5G方案探讨

5G部署目前基本全部共享改造存量站址，根据基站现网情况，结合5G的电源、天面需求，要对涉及的外电、开关电源、电池、机柜、铁塔抱杆等进行不同程度的改造。目前5G部署以CU/DU集中部署为主，基站侧只安装3台AAU设备，典型的配套需求如表4所示。

表4 5G典型S111配置对配套需求

根据目前实施经验，5G改造主要集中在外电、电源及电池方面，市电改造周期长、费用高；开关电源系统改造复杂；蓄电池要解决传统铅酸蓄电池与新型铅酸铁锂电池共用的安全问题。重点推进市电削峰、集中供电、模块化智能电源、电池共用管理器等创新技术方案的应用，可切实降低投资压力和运营成本，同时大幅缩短建设工期。

（1）市电削峰填谷

根据设备功耗随话务量波动的特性，通过用电高峰期蓄电池对市电进行补偿供电，用电低谷期对蓄电池充电的方式，保障供电，实现基站的少改造、免改造和快速改造，降低存量站市电改造投资，减轻交付压力。常用方案如表5所示。

表5 市电削峰填谷常用方案

（2）集中供电

选取区域内市电容量充裕的基站作为中心基站，为周边基站提供电力服务，这样既能降低周边基站市电和蓄电池扩容改造成本，又能缩短建设周期，提高供电可靠性。典型实施示意图如图1所示。

图1 集中供电方案示意图

（3）新型模块化智能电源

传统开关电源母线终极容量固定，扩展改造空间受限，且不具备市电削峰、错峰用电及叠加光能的功能。新型模块化智能电源可解决上述问题，同时端子配置灵活，可大幅提升使用效率，明显降低整体改造成本。

（4）电池共用管理器

铁塔公司自2016年开始，为了节能减排更好的实现绿色发展，新增电池一律采用经过改造的退役的铁锂梯次电池，而现网存量基站依然以铅酸电池为主，占比达80%以上。当扩容新增锂电时，需面临与铅酸电池在电压、充放电限流等参数或装置上区别显著，导致无法直接并联使用，两种电池性能参数对比如表6所示。

表6 传统阀控式铅酸蓄电池与铁锂梯次电池性能参数对比

电池共用管理器可解决不同类型、不同时期、不同厂家电池并联应用问题，实现模块化扩容；同时实现对电池的主动控制，实现锂电优先放电，辅助市电削峰（降低市电需求）、削峰填谷（获取电价差利润）等技术的应用。通过精确的充放电控制，避免蓄电池大电流充、放电，延长蓄电池使用寿命，典型应用如图2所示。

图2 电池共用管理器使用示意图

4 总结

针对5G设备特点带来的新挑战，传统思维的改造方案造价高、实施周期长、且替换后的设备二次利用价值低，必须大胆创新，针对性的采用创新技术方案，才能满足当前行业低成本、高质量的建设诉求。