基于5G需求的智慧灯杆建设

林琳

（广东南方电信规划咨询设计院有限公司 广东省汕头市 515000）

1 引言

5G网络建设及智慧灯杆建设是国内新型基础设施建设的热点。从国家、省、地市层面都密集发布支持建设的相关文件。5G网络建设和灯杆建设，这两块建设内容，由于投资主体的不同，传统的做法基本都是分开建设。如今智慧灯杆概念的提出，如何将两者进行融合，发挥各自的优势，满足两者功能的同时，避免投资的浪费，实现绿色节能发展。本文将重点基于5G网络建设为需求，分析如何开展智慧灯杆的建设。

2 智慧灯杆的定义及功能说明

智慧灯杆（又称多功能智能杆）以灯杆为载体，通过挂载各类设备提供智能照明、移动通信、城市监测、交通管理、信息交互和城市公共服务等功能，可通过运营管理后台系统进行远程监测、控制、管理等网络通讯和信息化服务的多功能道路灯杆。

智慧灯杆作为多功能于一体的复合型公共基础设施，是未来构建新型智慧城市全面感知网络的重要载体，也是作为5G站址建设的重要载体。智慧灯杆沿着城市道路与街道分布，如血管和神经一样覆盖整个城市躯体，数量大，排列整齐，具备“网、点、杆”三位一体的特点，可以良好匹配5G基站部署的需求。智慧灯杆的具体功能如下：

2.1 智慧照明

智慧照明是现代城市照明的发展趋势，通过智慧照明的建设，可以实现对增城开发区路灯照明的功率调整、单灯控制、远程控制、等功能，有效的节能降耗，节省照明的电力成本；数据实时采集、故障自动报警等功能可以减少路灯管理部门路灯管理维护成本，提高工作效率，提升路灯管养水平。

2.2 通信基站

为了缓解通信容量需求不断上涨与通信基站建设密度不够的矛盾，改善信号覆盖状况，利用灯杆架设基站将是一个有效的措施。本方案是以城市路灯杆为载体，将通信基站天线融合设计到杆体中，形成节约资源、外形美观、集成度高的新一代移动通信基站，主要针对5G网络覆盖以及4G网络的补盲覆盖。

2.3 智慧安防

视频监控系统的主要目标是充分利用采集到的交通路口和重要场所的信息，适应动态环境变化，获得最优化的调配警力，更好地解决安全管理方面的难题。本系统主要是对管辖区域的城市道路及重点地区进行监控，主要目的是收集主要通行道路、人流汇集场所、治安、交通等状况，采取有效措施，及时预防和打击犯罪活动，维护社会稳定和发展。

2.4 LED彩屏

在智慧灯杆上设置LED彩屏幕，清晰度高、位置醒目，可实时播放社区信息，将社区建设、社区形象、旅游景点、文化品位等信息及时发布宣传出去，使每一个人都够直观全面地对当地进行细致了解，打造城市名片。LED公告屏可以智能播放社区停车场车位信息，方便游客驾车；智能灯杆LED屏幕也可以通过后台远程推送环境信息，使游客时刻掌握天气与空气情况；智能灯杆LED屏幕还可以播报一些商业信息，有一定的商业推广价值；遇到突发情况，可以联动智能灯杆上的智能广播等模块，及时在社区内播报应急信息，社区园内安全等级。

2.5 智能感知

通过增设传感器，道路照明设施即可对周围环境进行检测，实现道路照明设施的智能感知，在本方案中主要实现的城市道路智能感知有PM2.5监测、温湿度监测、噪音监测、井盖监测。在遍布全路的路灯杆上安装相应检测仪，就可以持续、实时监测全路各区域数据。由路灯杆将监测信息上报到管理平台，管理平台即可汇总当前的PM2.5值、温湿度、噪音、井盖异常监测情况，为相关部门的工作提供依据。

2.6 一键呼叫

传统的道路照明设施都会配置统一编码，通过编码精确识别单个道路照明设施的身份信息和位置信息。随着智慧灯杆的设置，在灯杆上面增加求助按钮。有紧急情况经过路灯杆时，可按下求助按钮与求助中心人员进行视频通话，包含位置信息的求助信息将会直接发送到管理平台，同时该道路照明设施附近的监控摄像头立刻拍摄现场的实时视频，并传回管理平台，供管理人员处理使用。

2.7 广播

实现自动/手动播放背景音乐、寻呼广播、业务广播；发生紧急事件时，系统将广播权强行切换到紧急广播状态进行远程指挥，紧急广播具有最高优先控制级别。

2.8 公共Wi-Fi

随着网络和移动互联网的高速发展，城市居民对物联网的使用越来越广泛，需求也越来越高，更多人都希望在城市主要区域，如城市道路、公交站台、街区、景区、广场等可以使用免费的网络服务。目前国内杭州、南京、扬州、沈阳、深圳等一些地区已经有部分试点进行了公共无线Wi-Fi的部署，主要是面向公众的Wi-Fi使用需求。

2.9 充电桩

可集成新能源汽车充电桩于智慧灯杆内，为居民提供方便快捷的充电服务。该模块更多用于大型停车场、有停车位置的公共区域。根据不同充电类型，在各灯杆分开配置各类型充电模块，达到满足各类型汽车充电的功能。

3 特点和优势

5G作为未来信息通信技术的主要发展方向，拥有着高速度、泛在网、低功耗、低时延、万物互联等5大特点。相对于原有移动网络建设，在基站部署上呈现以下特点：一是频段更高、站间距更小，城市中需要更多基站来保证 5G 网络的良好覆 盖；二是盲点覆盖要求基站就近部署、深入部署；三是设备供电要求更高，需要就近连接大功率电源保障网络的稳定性和安全性。基于上述特点，未来 5G 网络覆盖将主要采用宏站+ 微基站结合的方式，宏站为主，微基站补盲和分流；室内则采用多网络协同方式，分场景解决。宏站建设方式，如宏 AAU+桅杆塔或者宏 AAU+灯杆等，其特点是设备功率大且天线挂高较高；微基站建设方式，如微 AAU+灯杆或者微 RRU+灯杆等，其特点是设备功率小，天线挂高小于宏站。智慧灯杆依赖其分布广泛、数量巨大等特点，未来将成为 5G 网络建设中微基站的重要载体。

正由于5G网络建设中存在以上的问题，利用灯杆建设5G基站，相较于传统5G基站的建站模式，拥有以下优势：

（1）公共资源。智慧灯杆属于对5G建设开放的公共资源，可有效实现共建共享，节约投资成本。

（2）分布密集。考虑3.5MHz工作频段在密集城区覆盖范围不足200米，需要密集部署才能保证良好覆盖。智慧灯杆分布密集，间距不足百米，可以有效形成密集覆盖。

（3）盲点覆盖。市区特别是密集市区往往是无线信号覆盖不好的地方，而这些区域灯杆资源丰富，采用智慧灯杆的安装方式有利于缓解选址难的问题，解决盲点覆盖。

（4）节省空间。微基站与智慧灯杆的结合节省了单独部署需要的空间，能很大程度降低基站部署的物业协调难度。

（5）供电方便。智慧灯杆一体化引电，引电方便，可以有效解决5G基站部署的供电问题。

4 5G需求下智慧灯杆建设实施和要求

智慧灯杆的实施建设，基本可分为两种情况，一是改造灯杆的建设，二是新设灯杆的建设。具体实施方法如下：

改造灯杆与5G网络建设相融合路，灯杆改造可分为直接改造利旧和替换两种方案。根据信号覆盖需求进行现场选点，筛选出现场杆体不被大树遮挡、高度满足覆盖要求和网络结构要求的灯杆加以改造。路灯杆或交通杆与通信、监控、指示牌等融合改造场景：

（1）若杆体能满足负荷要求，则在原有路灯杆上直接加通信功能。

（2）替换原有灯杆，在满足通信功能及“一杆多用”整合外，结合点位的应用场景需求，有针对性的增加信息发布、公共广播、环境监测等应用功能，提升智慧灯杆的环境融合性。

新建智慧灯杆与通信设施融，合当道路灯杆使用年限已到，需把原有路段的原灯杆全部替换时，由路灯管理部门牵头，替换为多功能灯杆（智慧灯杆)。新建与道路环境相协调的多功能灯杆，实现5G通信、公共 Wi-Fi、智慧照明、监控录像、环境监测、应急广播、信息发布及充电桩等多种功能。根据不同运营商通信基站覆盖需要选取间隔合适的多功能杆，增加通信设备，满足未来5G网络和智慧交通的覆盖部署。

普通灯杆的设置，位于道路两侧，每相隔30～50米一根灯杆，只提供照明功能。5G网络特性，在密集市区站间距一般控制在200～300米的情况。结合着两者的布点规则，我们提出了智慧灯杆的设置原则，具体要求如下：

（1）新建道路要统一规划和建设智慧灯杆，现有道路要将各类存量杆塔分批改造为智慧灯杆。结合各地现有道路情况，基于5G网络覆盖特点及智慧灯杆应用场景布点要求，可逐步分批改造智慧灯杆。

（2）结合5G覆盖要求，合理选择杆位间距。根据5G基站部署站间距需求，典型站间距控制在200米左右，新建/改造智慧灯杆点位间距可参考上述距离取定，特殊道路场景根据实际情况调整。

（3）根据杆体设施及景观要求，高低杆结合部署。如在城市景观道路,结合城市景观要求，采用低杆+微站方式部署;在城市快速主干道等,结合道路照明、视频监控等，采用美化灯杆+宏站方式部署。

（4）结合道路功能及等级划分部署优先级。优先进行城市景观道路新建/改造部署，其次进行一级、二级公路新建/改造部署,其余道路根据实际需求纳入建设范围。

5 智慧灯杆样式要求

智慧灯杆的设置，需要做到样式统一，具体的要求如下：

（1）杆体颜色在保持道路整体协调的情况下，以道路上主体灯杆颜色为标准，统一道路上的杆体颜色，尽可能的选用灰、白、黑的颜色搭配。

（2）杆体形状应根据杆体的高度和受力的不同选择相应的杆径，杆体截面形式宜采用圆形或多边棱形的锥形杆。

（3）杆体样式应满足城市整体风貌和规划要求，满足城市照明等各项功能，同时力求简洁、大方，保持与城市环境相协调、相一致。

（4）杆体设计应充分考虑未来拓展性，预留后期功能扩展接口，便于设备的加装、更换、拆卸维护。

6 智慧灯杆建设其他配套要求

智慧灯杆应充分考虑功能设备的可拓展性，为挂载设备和配套设施预留接口及安装空间，后期可在满足杆体荷载要求的条件下便捷加装、更换设备。杆体预留接口及安装空间应满足以下要求：杆体上预留设备安装空间，内部预留穿线空间；杆体应预留穿线孔，如无特殊要求，最小宽度应大于30mm；预留孔应打磨光滑，无毛刺、无锐边，加塞防水橡胶泥；杆体内部应预留配套传输线缆位置，根据需求预安装配套线缆；若杆体外部无法安装挂载光纤配线盒，杆体内部宜预留260×136×42mm以上空间安装传输光纤配线盒ODB；杆体安装设备的连接件应具备灵活性，并与挂载设备的重量相适应；杆体应合理预留检修口，杆体底座设备检修口应满足CJ/T 527—2018第5.1.1.15条的规定；杆体顶部应预留法兰盘安装接口，便于安装移动通信基站，无线电监测，气象监测等设备，按需预留避雷针安装位置。

7 结束语

智慧灯杆作为市政设施的重要内容，每条道路均需相应设置，5G网络的建设，需要充分的利用该部分公共资源，解决网络覆盖的问题，同时也能为今后的5G+智慧交通，自动驾驶等应用做好基础配套准备。各地在智慧灯杆的建设中，根据实际需求，进行智慧灯杆的设置，同时需要注重实用性和经济性，避免投资的重复和浪费。