5G低成本建设方案的研究

刘言彬 刘 旭

1.中国铁塔股份有限公司江苏省分公司；2.中通服咨询设计研究院有限公司

0 引言

5G是政府信息化建设、智慧城市建设的基础，是运营商网络升级的关键技术，承载着大众对信息时代和美好生活的向往，更是支撑网络强国的重要手段。随着5G新基建数字化建设步伐的加快，通信行业经营压力也在持续加大，5G大规模建设与运营商降本增效矛盾更加突出。此外，共建共享文件鼓励市场化选择，运营商研究探索市场化策略，让铁塔运营商既面临运营商自建、第三方建设带来的外部挑战，又要面临承接运营商5G需求时遇到收支不平衡的内部挑战。铁塔运营商主要提供铁塔、电源设备和外市电三方面基础配套设施服务，本文从这三个维度分析，深入探讨5G低成本建设，促进铁塔运营商实现降本增效。

1 铁塔低成本建设方案

坚持“能共享不新建，能共建不独建”的原则，充分挖掘已有资源共享潜力，广泛利用“社会塔”、“社会管道”和“社会电”等社会资源，严控新建项目，通过共享提升降低5G项目投资造价、实现行业降本增效。

目前通信铁塔的设计依据主要有《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）、《高耸结构设计标准》（GB50135-2019）、《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》（YDT5131-2019）及《钢结构单管通信塔技术规程》（CECS236：2008）等相关规范，可根据规范要求调整关键技术指标、通过精细化复核手段来提升存量铁塔的挂载能力，如天线（含RRU）、平台挡风面积折减，据实取天线（含RRU）挡风面积，据实取基本风压，据实取地面粗糙度等。

结合当前实际工程经验，按照建设成本、实施难度由低到高的顺序，总结出塔桅“六步法” 建设流程和关键点，如表1所示。

表1 塔桅“六步法”建设流程和设计关键点

排序 方案分类 定义 关键点第三步 天线整合 指不改变铁塔任何部分，仅通过设备位置及系统调整，满足新增挂载需求与运营商充分协商，如将RRU位置调整或RRU下塔，更换小型化天线，天线合路。第四步 结构改造具体指原有铁塔承载能力不能满足新增挂载需求，需要通过拆除或调整附属构件的措施来满足存量铁塔承载能力不能满足时，可通过拆除造型、拆平台改支架等手段。第五步 加固改造 指原有铁塔承载能力不能满足新增挂载需求，需要对原有铁塔进行加固提升承载能力的措施在结构改造仍无法满足共享需求时，采用新增拉线、加支撑和配重等。第六步 低成本塔新建无法利用存量和社会资源可共享时采用 无法利用存量和社会资源可共享时，可采用新建低成本塔和塔基方案。

2 电源设备低成本建设方案

电源设备低成本建设应坚持经济适配原则，坚持“充分共享、持续创新”，一是充分利旧存量资源，在保障设备安全稳定运行的前提下，通过精准测算存量基站开关电源及蓄电池的冗余容量，快速满足建设需求。二是紧密跟踪新技术演进，结合基站伴侣、新锂电、差异化备电等创新产品方案精准配置，降低电源设备专业造价和投资，确保低成本、高效率建设。

结合当前实际工程经验，总结出5G电源设备应遵循不新增蓄电池、直接共享、改造共享、新增蓄电池的“四步法”建设流程，如表2所示。在5G方案设计中，可按建设成本由低到高的顺序选择最优建设方案。

表2 5G电源设备“四步法”建设流程

2.1 不增配蓄电池

电源设备系统的容量配置应精准对接客户备电时长需求，并结合基站现场实际停电情况进行场景匹配，满足以下条件的原则上不增配蓄电池：

（1）站点近一年无停电记录；

（2）客户明确无备电需求；

（3）未与客户就5G备电时长达成一致，不为5G系统增配蓄电池。

2.2 直接共享

当存量蓄电池容量、存量开关电源容量能够满足存量负载及新增5G 3小时备电需求时，可直接共享存量资源，配套系统不增配。

（1）蓄电池需求容量（整站3小时备电）：

电池容量≥[（存量功耗+5G功耗）/额定电压]×（3h/容量系数）

（2）开关电源需求容量：

（存量功耗+5G功耗）/额定电压+蓄电池需求容量/10

注：①5G设备功耗按照实际功耗2100W进行核算，存量设备功耗按现网实际功耗（蓄电池未充电状态下，现场开关电源或远程监控系统中的电流值*电压值）进行核算。目前常用电池为锂电池，容量系数取1；②存量蓄电池容量以实际核容容量为准。

锂电池容量计算公式：Q=K×a×(P1×T1+P2×T2)/51.2

式中：Q—电池容量（Ah）；K—安全系数，取1.25；a—温度调整系数，寒冷、寒温I、寒温II地区取1.25；其余地区取1.0；P1—一次下电侧通信设备工作实际功率（W）；P2—二次下电侧通信设备工作实际功率（W）；T1—一次下电设备备电时长（h）；T2—二次下电设备备电时长（h）。

2.3 改造共享

存量蓄电池容量满足整站3小时备电，但存量开关电源容量不满足存量负荷及新增5G负荷需求的，需进行共享改造；当存量蓄电池容量满足存量设备3小时+5G设备1小时备电时，无论开关电源何种配置均需进行改造共享。

（1）蓄电池需求容量（存量3小时+5G 1小时备电）：

电池容量≥（存量功耗/额定电压）×（3h/容量系数1）+（5G功耗/额定电压）×（1h/容量系数2）

注：整站3小时备电的蓄电池需求容量参照前述方法测算。

（2）整流模块需求数量：

模块数量= [（存量功耗+5G功耗）/额定电压+电池容量/ 10 ] /单模块容量

2.3.1 整流模块扩容，利旧蓄电池

存量蓄电池容量满足整站3小时或存量3小时+5G 1小时备电，且存量开关电源容量不满足存量负荷及新增5G负荷需求的，如存量开关电源空余槽位可满足扩容需求，可直接增加同厂家、同型号的整流模块，进行整流模块扩容。

2.3.2 差异化备电改造，利旧蓄电池

存量蓄电池容量满足存量设备3小时+5G设备1小时备电需求的，需通过差异化备电设备利旧存量蓄电池，满足备电需求。基站差异化备电设备分为分用户、分路控制设备，支持导轨式、壁挂式、嵌入式（19英寸机柜）多种安装方式，安装在开关电源与直流负载之间。

2.3.3 插框改造，利旧蓄电池

存量开关电源为组合式开关电源，且无法通过模块扩容方案满足新增5G需求的，可通过该方案，在充分利旧存量开关电源配电、防雷等相关部件的同时，满足实际需要。

2.3.4 插框并联，利旧蓄电池

存量开关电源为嵌入式开关电源，且无法通过模块扩容方案满足新增5G需求的，可通过插框并联的技术方案，增加一套嵌入式开关电源设备，并与存量电源并联工作，由新增开关电源的监控模块对两套设备进行统一管理，共用交直流配电等部件。

2.4 新增蓄电池

存量蓄电池容量不能存量设备3小时 +5G设备1小时备电的，应按需增配相应容量的蓄电池和开关电源。

2.4.1 蓄电池配置容量测算

蓄电池类型主要有新锂电、梯次电池、铅酸电池、智能锂电等，其中锂电池放电倍率高、循环性能优越，同等备电需求的情况下，可降低蓄电池配置容量50%以上。方案设计应严格落实5G 1小时备电要求，磷酸铁锂电池（1C）建议配置100Ah，严格执行客户备电服务保障时长要求、不做冗余。

2.4.2 开关电源容量测算

开关电源类型主要有模块化开关电源、壁挂式电源、微站电源、交转直模块等。按照5G设备实际功耗2100W，系统备电1小时、充电10小时等具体参数情况进行精准测算，整流模块要改变传统的冗余配置习惯，按需精准配置，不做冗余。以锂电池应用类型为例，开关电源配置容量建议，如表3所示。

表3 开关电源配置容量

3 外市电低成本建设方案

外市电低成本建设首先应对存量站点外市电引入容量及现状进行核查，能满足新增5G需求的站点直接共享；不满足时可通过利旧增容、外电改造方式进行外市电扩容，或者通过压缩充电、电池补电方式压缩市电需求；不具备扩容条件的存量站以及新址新建站，才考虑新引入外市电。

结合当前实际工程经验，按照建设成本和实施难度由低到高的顺序，总结出外市电“六步法”建设流程，如表4所示，可根据具体场景，逐步选择最优的外电改造方案。

表4 外市电引入“六步法”建设流程

4 结束语

随着5G网络大规模建设，共享难度越来越大，行业降本增效的要求越来越高，因此必须深挖存量资源潜力、加快创新产品的研发和应用。本文从铁塔、电源设备和外市电等三个维度，研究和探讨5G低成本建设方案，可为铁塔运营商5G建设提供技术指导建议。此外，在充分研究市场、研究客户基础上，应加快建设模式转型落地和能力提升，聚焦新塔型、极简型电源设备等创新产品方案，在价格和服务等方面形成低成本、优服务的比较优势，更好地服务客户，赢得客户认可。