5G建设配套改造方案浅析

陈 中

（上海邮电设计咨询研究院有限公司，上海 200092）

1 5G网络建设初期的情况

5G网络建设初期，以满足eMBB业务类型为主，兼顾大众、垂直行业市场发展，以满足投资效益为前提，采用专项无线资源保障方式，满足垂直行业示范拓展需求；同时根据技术发展情况，逐步开展对uRLLC、mMTC业务部署的研究。按照“先重点场景、后一般区域，先主城区、后一般城区，先室外、后室内”次序开展建设，暂不开展乡镇、农村区域建设。

5G建设初期要充分利用现有站址，对城区县城按4G宏站站址1∶1进行5G站址规划，原则上不新增基站站址；日后根据5G网络覆盖、业务发展情况，进行区域拓展和补点工作。同时积极推动C-RAN部署方式，降低传输配套投资、铁塔租赁费用；同步引入64通道、32通道、8通道宏基站产品，分场景选用合适站型开展精准建设。

随着5G建设的逐渐推进，越来越多的配套问题成为5G快速建设的瓶颈。动力配套、机房空间、天面条件以及光缆布放等都将面临挑战。“5G建设，承载配套先行”，为了提高后期5G建设的速率，势必需要提前做好相关配套准备。且需政府开放公共资源或者给予政策支持。

2 资源储备分析

根据某运营商在南京、苏州随机选取的153个站点做了随机抽样调研，绝大部分站点的动力配套、天面空间都需要扩容或改造，近30%的机房空间不满足BBU安装要求，考虑到5G站点BBU集中放置前传纤芯资源也面临很大挑战。

另一方面，5G宏基站采用多天线64T64R技术，与4G的8T8R、4T4R/2T2R相比设备复杂度大幅提升，设备功耗也大幅提升。为保障覆盖不收缩，发射功率需要大幅提升。

2.1 机房动力配套

图1 电源估算

2.1.1 直流电源系统

5G现阶段发布的设备中，华为、中兴和诺基亚BBU设备（CU/DU合设）功耗约为4G的1.5倍，单AAU功耗最高约为4G RRU的2倍，因此，需提前开展以下准备：一是摸排内外部资源情况；二是评估各机房新增开关电源柜和蓄电池组是否具有安装空间；三是评估只有产权已停产设备的扩容、替换经济效益对比；四是对于外部资源需要联合铁塔公司评估共建共享后的电源扩容是否可行，制定不可行情况下的预案。

整流模块需求数量=（无线设备功耗+传输设备功耗+蓄电池组均充功耗）/（48V*开关电源模块规格）

蓄电池组均充功耗=蓄电池容量*10%*48V

新增开关电源柜数量=（开关电源模块需求数量-现网开关电源模块空槽数量）/（开关电源模块规格*开关电源柜规格）

开关电源柜空开数量与设备需求相匹配，空开功率按设备要求配置：无线设备的直流配电单元应双路供电，占用两个空开；不设配电单元的每套设备各独占一个空开；需要注意新增空开需要正确配置一二次下电。当满足以下条件中的一项或多项时建议替换开关电源柜以满足需求：一是新增开关电源柜无安装空间但通过替换可满足需求的；二是新增蓄电池组无安装空间，但通过替换开关电源柜可满足需求的。蓄电池组的设置应与开关电源柜相匹配，因此，当新增开关电源柜时需新增蓄电池组，新增电池容量应满足机房建设备电标准；当未新增开关电源柜但新增设备后原电池组不满足备电时长要求时应替换更大容量的蓄电池组。

应根据机房可用空间条件、承重等条件，综合考虑机房改造成本效益、基站重要性等多方因素，合理新增蓄电池配置，保障必要的备电时长，并可增配一定数量的移动油机加强保障。特殊重点保障的集中机房，以及及距离远、维护难的集中机房，可适当增加备电时长。原则上业务机房C-RAN要求备电为城区、郊县5-7小时、乡镇农村7小时，各站点根据实地条件力争满足要求。如果与普通汇聚机房合设的，按照普通汇聚机房要求备电。

2.1.2 交流电源系统

机房新增设备，必会增加机房内部热量，因此，还需考虑散热需求。普通宏站根据热负荷计算公式测算增加5G系统后的热负荷情况，根据实际测算结果加装或更换制冷量更大的空调。

由于5G主设备功耗增长超过50%，造成机房内散热量同比增长，因此，需要考虑增加空调和交流引入增容，因此需提前开展以下准备：一是摸排内部资源情况；二是评估空调需求的增容安装条件和空调预选型；三是评估变压器升级替换成本、增容成本，评估本地市的增容、新建站址经济值。

机房总交流输入不足时，需扩容交流总输入，更换大容量变压器、更改线路电缆、更改前级线路容量，整体改造成本较高，需一站一议。开关电源输入不足时，需扩容交流配电箱空开，改造成本相对可控。交流供电严重不足时，无法支持平均功耗，需重点关注解决，优先完成交流改造。

2.2 机房空间

5G C-RAN机房通常与4G C-RAN机房合设，由于4G C-RAN改造必然需要整合现网BBU从而影响机房空间占用，因此需提前开展以下准备：一是摸排内外部资源情况；二是按BBU整合方案结果核实现网规划无线汇聚机房的空间是否满足5G建设需求；三是根据现状核实和扩容方案修订C-RAN规划方案，制定无线汇聚机房的选址计划。

机柜在机房内的安装空间和布局有一定的要求和原则：机柜背部可以靠墙安装；机柜侧面可以靠墙安装，推荐机柜左侧不靠墙安装，至少预留300 mm的空间，以便后续安装降噪模块；机柜前部至少预留800 mm的维护空间；机柜顶部至少预留200 mm的布线空间。

机房改造主要涉及空间改造和电源改造。集中普查现有存量站机房配套电源情况，对于机房空间充裕的站点，考虑直接新增单独的电源系统，电池考虑四层安装，节约机房空间；对于机房空间紧张的机房，将原有双层双列或者单层双列的蓄电池改为四层单列安装，节约机房空间。

2.3 天面改造

由于天面资源稀缺、先占先得，需要提前安排以下工作：一是摸排内外部资源情况；二是编制天面安装改造预案（特别是美化天线）；三是制定自有站点交流引入增容协调预案。

以某运营商为例，天面建设分多种场景，根据现网情况天面改造涉及5大类场景，8个子场景，需提前做好站点筛查、改造工作。为降本增效，如果会引起租金增加的情况下，优先采用合并天面建设。

（1）3D MIMO站点：5GAAU收编3DMIMO。

场景1，站点为3D MIMO站点，无D频段

步骤1：安装5G AAU收编3D MIMO；

步骤2：如果有1800频段，利旧现有天面；如果无1800频段，用4488天面收编现有天面。用于预留锚点站1800接入。

（2）FAD共天面：5GAAU收编D频，新增4488天线收编现网制式。

场景2，FAD共天面，当前天面平台为1层

步骤1：新增一层平台，安装5G AAU，收编D频段；

步骤2：安装4488天面，按频段/扇区收编F频段，1800接入4488天面。

场景3，FAD共天面，当前天面平台为2层

步骤1：安装4488天面按扇区/频段收编900/1800/F频段；独立D频段；

步骤2：用5G AAU收编替换D频段。

场景4，FAD共天面，当前天面平台为3层

步骤1：安装4488天面，原有1平台天面收编至F频段所在平台；

步骤2：1平台安装5G AAU；

步骤3：900/1800频段天面如果不在1平台，则保持不变。

（3）D频段独立天面：5GAAU替换原网D频天线。

场景5，D频段在最优或次优平台

步骤1：直接原位替换D频段。其余频段天面保持不变。

场景6，D频段不在最优或次优平台

步骤1：安装4488天面至F频段所在天面，原最优/次优平台提那么900/1800下移至4488面；

步骤2：安装5G AAU至最优或次优平台天面。

（4）有空余抱杆：空余抱杆直接新增5GAAU。

场景7，站点有空余抱杆

步骤1：在空余抱杆直接新建5G AAU；

步骤2：如果需要新建锚点站点，需要用4488天面收编现有频段天面。

（5）新增抱杆及平台：新增抱杆用于安装5GAAU。

场景8，站点有空余空间新建抱杆，安装5G AAU

步骤1：在空余空间新建抱杆或美化方柱；

步骤2：安装5G AAU。

图2 天面对比

天面改造原则：一是5G AAU安装于最优平台或次优平台；二是现网只有一层天面平台：保持现网不动，新增3根抱杆用于5G AAU安装；三是楼面塔原则上采用新增天面方式，但需要在方案设计环节纳入成本因素，经综合评估后，确定建设方式；四是多网夹角大不合并：方位角偏差超30°，合并对于4G网络结构影响较大。

5G专用天面美化罩建设：由于5GAAU体积大、发热量大，新建美化外罩需增大尺寸，并打开散热口。美化罩材质建议采用玻璃钢，禁止采用金属材质或金属支撑架。支持机械下倾角可调角度，抱杆高度要考虑女儿墙的高度影响，根据站点现状自行确定。

图3 天线美化外罩

天面动力配套系统需求估算：当AAU与BBU共址共机房时，从直流配电单元引电。当AAU拉远时，直流供电系统模块及空开扩容需求估算方法与前述机房直流电源系统一致，但如使用磷酸铁锂蓄电池，需注意放电时长估算公式与铅酸阀控蓄电池有所区别。租用铁塔公司站址的，一般配置室外机柜，可通过扩容解决需求。自建天面电源系统，一般配置室外一体化机柜，可通过新增解决需求。

2.4 光缆布放

光缆布放包括前传和汇聚两部分。

（1）前传部分。针对5G前传关键需求，需要提前安排以下实施工作：新建站光缆建设主要考虑24芯大芯数光缆；新建站优先考虑25G单纤双向光纤直拉节省光缆；原4G站点5G扩频重点考虑无源和有源WDM等单纤双向方案；开展25G单纤双向，25G CWDM、25G DWDM、有源WDM方案测试；结合场景、测试结果选择匹配宏站、室分站承载方案。

（2）BBU回传汇聚，需提前确定传输网络规划，进行传输勘查，尽早进行传输设备采购以免影响站点开通。

由于5G的大流量需求，在包含5G的分离主控场景下，都推荐5G不与其他制式共传输，5G主控独立出线。在gNodeB最后一千米接入侧，也就是通常所说的接入层，鉴于NR对带宽的高需求和传输网络的演进趋势，光纤接入势必会成为NR接入的主流。不同地市，需根据各自不同的网络状态，提前确认传输是采用新建或改造方案。提前准备，做好“预埋”。

3 结束语

5G建设初期，制定统一的资源储备原则，特别是针对大容量交流引入扩容、机房储备等准备周期长的资源提前安排工作计划；尽快划定覆盖区域，做好建设规划以便提前开展资源储备工作；稀缺的天面资源要提前编制占用预案；交流引入增容较大的站点需要提前推动铁塔公司开展共建共享协调工作；自有C-RAN等汇聚机房需要提前启动交直流动力系统扩容增容方案和前传网方案编制；对于C-RAN机房外部交流引电增容存在困难的C-RAN区域做好规划调整；目前，5G主设备功耗增长幅度特别大，需要推动设备厂商更新材料、提升工艺降低设备功耗。

在当前形势下，构建5G无线网络需要加强研究，找到合理的路径方法，从而寻找出最佳的建设方案，为5G大规模商用建设提供参考价值，最大程度推动5G无线网建设，确保5G可以在当前时代得到尽快的普及推广。从而能够让广大的人民群众能够更快享受到5G的数字红利，并进一步推动基于5G的AI、工业互联网和物联网等垂直行业的领先发展。