5G共站配套改造方案分析及建议

陈金戈，袁 鹏，许建新，孙 地（中讯邮电咨询设计院有限公司广东分公司，广东广州 510627）

0 前言

2019 年6 月，工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，中国正式进入5G时代。随着5G商用牌照的发放，大规模商用网络建设即将到来，5G网络建设初期将主要以共站建设为主。如何更快速、更节约、更合理地进行现网配套改造为5G大规模建设打好基础是运营商将要面对的问题。

1 网络现状分析

目前5G站点涉及的主要是天面空间、机房空间及动力等几个方面，以某地（市）为例，通过对现网的站址归属情况、机房情况、电源情况及天馈情况等进行分析，制定出快速、节约、合理的配套改造标准建议及改造方案。

1.1 站址归属

自2014年9月中国铁塔成立以来，运营商陆续将大部分站点所有权移交给铁塔公司，运营商通过租用铁塔公司站点来进行网络部署。在某地（市）2 065个物理站点中，铁塔公司站点占比86%，中国联通站址占比12%，其他运营商占比1%。在制定配套改造方案时，应充分考虑这个因素，最大程度地减少铁塔公司租金，节约建设成本。

1.2 机房类型

目前机房类型主要有一体化机柜、简要机房、租赁机房、土建机房及无机房站点。在现网的机房中，一体化机柜占38%，租赁机房占27%，简易机房占23%，无机房站点占8%，土建机房占3%。

CU/DU 的安装需考虑机房是否有足够的安装空间，其中，一体化机柜要考虑是否有空余槽位安装CU/DU；简易机房需注意墙面不得挂装设备，如无安装空间，需考虑新增综合柜或落地机架；无机房的站点，需参考现有设备的安装方式如AAU拉远等。

1.3 电源类型

5G 设备的功耗远大于2G/3G/4G 设备，在5G 建设时要充分考虑电源容量需求及外市电容量是否需要扩容等问题。采用直流供电的站点，如开关电源和一体化电源柜需考虑开关电源设备是否老旧需要替换，开关电源容量是否满足5G设备用电需求，电源模块是否需要替换或增加等问题；采用交流供电的站点需考虑就近新建室外电源（带电池）或外市电引入容量扩容。目前的站点大多数采用直流供电，但仍有部分站点因物业等原因无法进行直流改造，仍需采用交流供电，其中，开关电源占54%，一体化电源柜占38%，交流电占9%。

1.4 天馈现状

天面资源是制约移动网建设的最重要因素，经过多年的网络建设与发展，目前中国联通正在运行的网络包括GSM900、DCS1800、U900、U2100、L900、L1800、L2100、L2600 等3 代网络、8 种制式，天面资源极度紧张，超过86%的站点存在多个网络制式的情况，其中，49%的站点存在3 个以上的网络制式，而在这些多系统站点中，有超过71%的站点采用共天馈的方式。考虑到物业问题及铁塔公司租金等因素，5G网络的建设势必要对现网的天馈系统进行进一步整合，以满足5G AAU的安装要求。

2 共站配套改造原则

2.1 机房改造原则

加快老旧设备整合、腾退，挖潜、盘活现有机房资源，实现对现有机房资源的利用最大化、使用最优化，如没有可利旧设备安装空间的，可根据不同机房类型按以下原则进行改造。

a）一体化机柜：考虑新增一体化设备柜安装5G CU/DU。

b）新增综合架安装5G CU/DU。

c）土建机房及租赁机房：如墙面有可挂装设备空间，优先考虑设备挂墙，其次考虑新增综合架等。

d）无机房：优先考虑BBU 集中放置，其次考虑新增一体化柜安装CU/DU。

2.2 电源改造原则

a）外市电引入：根据“市电引入容量（kVA）=［（P通信设备+P电池充电）/0.9+P空调+P照明+P其他耗电］/0.9”确定外市电需求。若外市电容量不足，则优先考虑电源减配方案，再考虑外市电扩容。外市电容量不足且不能扩容的节点，须调整节点布局。

b）电源系统：扩容或替换现有电源系统，以满足新增容量需求。

c）原则上一般站点不备电，布局站点备电时长为0.5～1 h（布局站点由地（市）分公司网建、网优、运维三部门共同确认，优先满足传输节点和BBU 集中点的备电需求）。

d）蓄电池：严格按照建设规范要求配置，严禁超配。原则上根据以下蓄电池容量计算公式核算电池容量满足情况。

式中：

Q——蓄电池的额定容量

K——安全系数，取1.25

I1——一次下电负荷电流（A）

I2——二次下电负荷电流（A）

T1——一次下电设备放电小时数（h）

T2——二次下电放电小时数（h）

α——电池温度系数，本设计取0.008

t——放电时实际电解液的最低温度，通常取蓄电池安装地的最低环境温度；

t0——蓄电池额定容量的电解液温度，通常取25℃

η——放电容量系数

备电时长（电池放电小时数）与其他参数的对应关系如表1所示。

根据容量满足情况，如需要新增或替换电池，应考虑机房安装空间及承重的要求，如机房条件无法满足铅酸蓄电池要求，可以考虑采用锂电池。如受机房条件限制不能扩容，则调整DU集中的布局。

2.2 天面改造原则

表1 备电时长与其他参数的对应关系

a）租赁铁塔公司站点：天面方案制定坚持成本优先，兼顾网络覆盖和质量的原则，典型天面方案为900M&1 800M&2 100M+3 500M。3.5 GHz 系统优先采取垂直隔离方式与其他系统进行空间隔离，按次序优先选取旧天线腾退，更换多端口天线，新增抱杆/平台的顺序为5G AAU 提供安装空间。若（多端口天线购置费用+天线更换施工费）/（物理单站租金/单站计费单元数量×20%）≥3（等效回收期），则应优先考虑新增抱杆/平台，否则应优先考虑更换多端口天线。

b）自有站点：天面方案制定按照网络覆盖、质量优先，兼顾成本的原则，天面典型方案为900M+1 800M&2 100M+3 500M。根据天面资源现状，3.5 GHz优先采取垂直隔离方式与其他系统进行空间隔离，按次序优先选取利旧抱杆，新建抱杆，更换抱杆，现网天线整合（更换多端口天线）的方式为5G AAU 提供安装空间。

3 典型站点配套改造标准建议

不同站点类型机房面积、市电引入、开关电源容量、蓄电池容量、空调配置及抱杆预留标准建议如表2所示。

依据中国联通标准通用抱杆（三斜撑），按照目前的5G 天线规格及普通天线的规格（见表3），取天线的最大迎风面积、天线重量，采用3D3S 结构计算软件建模计算抱杆的挂载能力。中国联通通用三斜撑抱杆的挂载能力核算结果如表4所示。

4 共站配套改造方案

4.1 天馈整改方案

因现网的大量站点存在多系统、共天线情况，为保证5G 网络达到最大的覆盖效果，需为5G AAU 预留合理的安装空间，优先利旧现有架设物，同时，对空间不足的架设物进行天馈整改，包括架设物改造、整合天线等。据统计，需进行天馈改造的站点占比达62%，其中架设物改造占比61%，整合天线占比39%。天馈整改方案如图1所示。

表2 不同站点类型机房面积、市电引入等预留标准建议

表3 天线参数表

表4 联通通用抱杆（三斜撑）天线挂载能力核算表

4.2 机房改造方案

优先利用现有空间安装5G CU/DU 设备，如无安装空间，可根据不同的机房类型制定相应的机房改造方案；简易机房，考虑新增一体化柜或综合柜；土建机房，考虑新增综合柜或挂墙安装；一体化机房，考虑在楼面寻找地方挂墙安装或新增一体化柜；租赁机房，根据机房空间考虑挂墙安装、新增一体化柜机新增综合柜。机房改造方案如图2所示。

4.3 电源改造方案

4.3.1 总功耗需求

图1 天馈整改方案

图2 机房改造方案

电源改造需根据5G 设备总功耗核实外市电和电源线线径是否满足要求，开关电源容量及蓄电池组是否需要扩容或替换。根据现网设备情况，同时考虑3G/4G/5G 共址，估算总功耗需求。不同站点的功耗及动力需求情况如表5所示。

表5 不同站点的功耗及动力需求

4.3.2 线径及空开需求测算

a）计算电流：单相电载流量（A）=（报装容量）（基站所需电缆kW）×1 000÷0.8÷220

三相电载流量（A）=（报装容量）（基站所需电缆kW）×1 000÷0.8÷380÷1.732

b）选择电缆：查载流量表，选择对应电缆。载流量表如表6所示。

c）确定输入开关：输入开关（A）=基站所需电缆载流量（A）×1.25。空开规格为6、10、16、20、32、40、63、80、100 A等。

4.3.3 改造方案

表6 载流量表（A）

通过对5G 设备总功耗核算，结合站点现状，约有64%的站点需要进行电源改造，改造内容涉及外市电扩容、新增或替换开关电源、新增整理模块及DCDU等，具体改造规模如下：新增或替换开关电源138 个，增加整流模块282 个，新增DCDU 895 个，外市电改造1 064个。

5 改造案例

5.1 天面改造

5.1.1 配套3 m抱杆改造成4 m抱杆（案例1）

需求名称：人民政府改造2。

问题描述：原配套方案是新增3 根6 m 抱杆，但因此站点的物业敏感，经过几次谈判，无法新增6 m 抱杆。

解决方案：中国联通天面原方案是3 根3 m 抱杆，经过与中国联通多次沟通，认为4 m 抱杆可以满足要求。根据实际情况，由铁塔公司施工，把3 m 抱杆拼接的上半部（1 m 抱杆）更换成2 m 抱杆，完成4 m 抱杆改造。该方案施工简单，满足各方要求。

5.1.2 楼面增高架无空余平台，整合天线（案例2）

需求名称：金钟路南改造2。

问题描述：现场围杆天线已挂满，无空余位置安装5G天线。

解决方案：根据现场情况，腾挪现有天线移出空位，安装中国联通5G天线。

5.2 机房改造

5.2.1 共享其他运营商机房（案例1）

需求名称：华快平云路改造2。

问题描述：此站为天面一体化机柜，原配套方案是新增一体化双柜，因此站点物业敏感，经过谈判无法新增一体化机柜。

解决方案：天面下一层有中国移动站点，铁塔公司主动推送中国移动机房，经过设计复核，认为其动力电源可以满足中国联通的共享需求。通过铁塔公司配套改造后，该机房满足中国联通需求。

5.2.2 改造机柜（案例2）

需求名称：平江路口改造2。

问题描述：此站为路边站点，原方案是新增一体化双柜，经过几次试探施工，都被城管驱除，无法新增加柜。

解决方案：在确认无法协调的情况下，现场勘察发现原动力机柜有多余电池架，经过铁塔公司配套整改，充分利用多余电池架，满足中国联通的空间要求。

5.3 电源改造

5.3.1 改造外电线缆（案例1）

需求名称：人民政府2。

问题描述：此站为中国联通和中国移动共享，原外电线缆是6 平方单相电路，中国联通5G 开通后设备功率增加，外电线缆承载不够，不能满足设备功率要求，线路发热严重，有很大安全和断电隐患。

解决方案：中国联通5G和4G联合组网测试，设备功率为5 000 kW 左右，原线缆满足不了要求，经过设计规划，更换为16平方线路，满足设备要求。

5.3.2 重新寻找接地点（案例2）

需求名称：旧员村二棉厂改造2 和天河潭村东改造2。

问题反馈：原2 个存量站均接同1 个接电点，由于2个站点都要开通5G，导致原接电点不满足负荷要求，无法满足设备要求。

解决方案：经周边摸查，重新寻找接电点满足二棉厂和潭村东的负荷要求，经过外电整改，解决2个站点的外电问题。

6 结束语

按照《中国联通5G 网络建设配套改造指导意见》中关于配套改造的相关原则，本文总结了5G配套改造建设过程遇到的问题和解决方案，提出符合广州、深圳等一线城市及其他城市核心城区的5G 配套改造标准，同时针对改造过程中大量存在的抱杆改造需求，首次提出针对不同杆径的较全面天线安装建议，供后续的5G网络建设参考。