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5G基站工程建設思路探討

作者:中通服咨詢設計研究院有限公司 丁遠 責任編輯:田小夢 2019.11.08 08:17 來源:通信世界全媒體

通信世界網消息(CWW)工信部下發5G商用牌照后,我國運營商已開始在全國范圍內大規模開展5G工程建設。11月1日,我國正式商用5G網絡。經過幾個月建設,運營商逐步發現了在5G基站建設中存在很多問題亟待解決,不能照搬LTE時代的建設模式,而要根據5G網絡的新特性進行組網的全盤考量。在基站高速度、高質量建網的同時,要注意合理規劃設計網絡、減少基站配套改造內容、降低對現網質量的影響。

為了滿足5G三大特性(eMBB、uRLLC、mMTC)的需求,以達到智慧城市、遠程醫療、無人駕駛等新場景的應用需求,合格的5G網絡覆蓋必然需要部署更多的基站,必然帶來基站共享率的大大提升,這進一步加劇了5G基站建設的困難程度。

筆者調研某一線城市無線基站配套情況如下:93%站點電源存在外電不足、整流不夠、空開容量太小等電源問題;92.5%站點天饋需二次改造,要進行天線整合、桿體改造、新增桿體;25%的租用機房站點無法直接安裝BBU,75%的一體化機柜無空間新增BBU。

綜合以上因素可以基本判斷出,約有96.2%的站點需開展配套改造工作,這將給當前5G建設帶來很大的工作量。

5G基站建設面臨的挑戰當前5G設備具有重量重、功耗高、傳輸資源消耗多等特點,在5G配套改造過程中會面臨一系列挑戰。在工程建設中,需熟悉這些限制條件,做好規劃。具體分析了三大主流設備廠家現階段5G設備的特性及與4G設備的對比情況見表。

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分析對比數據后可以發現,5G設備物理特性和工程特點如下。

?重量重。5G AAU集成了RRU和大規模MIMO天線,主流天線集成了64TR的196陣子,重量達40~47kg,普通抱桿承重要求不高于47kg,5G AAU需要單獨抱桿,這給天面空間帶來壓力。

?功耗高。典型的一套5G宏基站包含1個BBU+3個64T64R的AAU,功耗約為3.5kW,是4G基站設備功耗的2~3倍。為滿足5G設備供電需求,現網大量基站需進行機房外電和室內電源的改造。

?傳輸資源消耗大。5G基站前傳典型的需要3對25G纖芯,后傳需要1對纖芯,給傳輸組網和設備替換更新帶來了壓力。

?租金電費高。增加一套5G,系統運營商將增加30%的鐵塔租金,如果需要對外電和其他配套進行改造,租金將進一步提高。5G設備的高功耗也給電費成本帶來巨大壓力。

5G基站建設的思路探討5G基站建設的傳統思路5G建設前期,為快速有效建站,各大運營商都在積極搶占機房電源、機房空間、天饋桿體資源,誰動作快誰就占優,誰就能在5G工程建設中力拔頭籌。基站資源并沒有得到統一合理協調,造成重復建設和改造,這種無序建設導致整體工程進度嚴重滯后。

運營商當前的建站策略延續了4G時期的經驗,一般從機房電源、機柜設備安裝空間、天面安裝空間、替換更新傳輸設備等幾個關鍵點來開展5G配套改造工作,遇到電源容量不足就擴容,遇到天饋緊張就新增或改造桿體,遇到機房安裝空間不足就將4G/5G BBU融合,遇到傳輸資源不足就新增或改造光纖資源等。

這些配改工作毋庸置疑是可以解決當前建設存在的問題的,但在實際實施過程中會遇上各種困難導致建設進展緩慢,如不同專業、不同工種的施工單位多次進場,造成物業協調進場困難,由于新增設備,容易就物業費產生新的糾紛等。據實際調研分析,導致工程進展滯后的因素中物業協調原因超70%;新引入一條外電施工周期長、報建困難、費用昂貴;鐵塔部門就三大運營商5G改造或新增資源協調困難,往往就資源占用問題反復溝通無果;一體化柜大面積使用造成了新增5G BBU困難,將4G/5G BBU融合在一起,需進行割接斷網工作,這對現網會造成極大影響,各方面協調困難,作業周期長。

5G基站建設的新思路5G基站建設涉及到電源、安裝空間、天饋、傳輸等內容,同時應兼顧改造施工周期、成本、現有網絡影響及后續擴容,在滿足進度、成本、質量的同時完成既定的5G配改任務。在基站建設的傳統思路中,常規配改方案進展緩慢,可以采取新的思路和工作方法取得突破。

(1)機房建設新思路

5G網絡有3種部署方式:C-RAN、D-RAN、CU云化部署,如圖1所示,其中現階段采用CU/DU合設的方式,主要是C-RAN(集中式)、D-RAN(分布式)兩種方式,后期依據5G的發展采用CU云化部署這種靈活架構支持多種業務需求。

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圖1 5G網絡3種部署方式

D-RAN利用原有分布式物理形態部署,采用上述傳統方案進行配套改造工作,施工周期長、進展較慢、費用高,同時BBU間協同處理能力弱,后期升級至CU云化部署需二次改造。

C-RAN可以集中多個BBU,一次性解決周邊若干站點機房改造問題,實現快速部署,費用低。同時多個BBU間協同處理能力強,綜合成本低,有利于后期升級至CU云化部署架構,無需二次改造。

C-RAN可采用運營商自有物業集中機房,稱為小C-RAN,一般可集成4~8個BBU;也可采用傳輸匯聚機房,稱為大C-RAN,一般可集成6~15個BBU,通常優先選擇大C-RAN建設,其次選擇小C-RAN。

在進度上,采用C-RAN自有機房無需物業協調進場施工,大大縮短工期,同時減少了機房內、外電的改造內容,進一步縮短了工期。

在成本上,C-RAN采用自有機房,無需向鐵塔支付租金,并可逐步將周邊2G/4G BBU整合進來,2G/4G BBU集中搬遷后的空置機房,能夠退租退費的基站機房,應盡快完成退租,降低租賃和維護成本,對于暫不能退租的獨享基站機房,可考慮關閉部分或全部空調,降低電費支出。

在質量上,C-RAN中多個BBU間協同處理能力強,容易實現載波調度功能。

在傳輸資源上,C-RAN可用無源波分復用等新型傳輸方案,可大大節省纖芯資源,降低成本。

現網中并不是所有站點都能集中到C-RAN機房中,也不是所有站點采用D-RAN方式進展就慢。因此5G機房采用C-RAN與D-RAN相結合建設模式,統籌兼顧,因地制宜選擇最合理的方案,即具備條件優先上C-RAN,不具備條件上D-RAN。

(2)天饋電源改造新思路

對于采用D-RAN建設的站點,由于機房電源改造已完成,AAU電源可直接采用直流方案,即AAU直接從機房取直流電。對于采用C-RAN建設的站點,由于現場無機房,可以現場安裝簡易電源供電,對于一些不重要的站點,為節省成本可采用交流方案,直接使用業主天面的市電,采用交轉直模塊實現AAU電源供給,如圖2所示。

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圖2 AAU供電方案

(3)天饋桿體改造新思路

由于電信和聯通宣布共建5G網絡,其5G頻譜又相鄰,因此可共用一套AAU。考慮抱桿承重問題,5G AAU建議采用獨立抱桿建設方式。

移動獲得FDD牌照后,已全面大范圍開通了FDD網絡并反向開通GSM制式,原本吸收容量最大的TDD-D頻已顯得不是那么重要,再加上D頻和移動5G頻譜容易發生混疊,對于開通了FDD的站點,應加快對原D頻的移頻甚至清頻,利用移頻后天線空出抱桿安裝5G AAU,使4G D頻和5G共用AAU天線。當前站點D頻開通率很高,因此無需經過復雜的天饋改造就可實現4G和5G天饋融合。

對于需要通過天線整合騰挪抱桿或新增抱桿的場景,需綜合考慮投資與成本因素,優化配置,在不影響網絡質量的情況下,選擇投入較低、改造簡單的天饋建設方案。幾種經過實際驗證可行的方案如圖3所示。

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圖3 天饋改造方案

總結隨著5G正式商用的臨近,5G工程建設前期采用了前代移動網絡建設中的傳統思路展開配套改造,受實際工程中技術上、經濟上等多方因素的制約,目前在總體進展上顯現出一系列瓶頸。為此,需對這些情況進行分析總結,加以改進,做出科學謀劃,否則將會在傳統建設思路上消耗極大的資源而無法取得預期成效。通過分析造成工程進度慢、費用超支、網絡質量受影響的傳統建設方案的因素,提出更加可行的5G基站建設模式、電源選擇方案、天饋桿體改造等工程建設新思路,實現5G建設的降本增效。5G投資規模巨大,運營商在基站配改過程中應盡量利舊原有基站資源,采用新的建設思路,最大程度地實現快速高效的5G網絡部署。


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