5G共站配套改造方案分析及建議

陳金戈，袁 鵬，許建新，孫 地（中訊郵電咨詢設計院有限公司廣東分公司，廣東廣州 510627）

0 前言

2019 年6 月，工信部向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G商用牌照，中國正式進入5G時代。隨著5G商用牌照的發放，大規模商用網絡建設即將到來，5G網絡建設初期將主要以共站建設為主。如何更快速、更節約、更合理地進行現網配套改造為5G大規模建設打好基礎是運營商將要面對的問題。

1 網絡現狀分析

目前5G站點涉及的主要是天面空間、機房空間及動力等幾個方面，以某地（市）為例，通過對現網的站址歸屬情況、機房情況、電源情況及天饋情況等進行分析，制定出快速、節約、合理的配套改造標準建議及改造方案。

1.1 站址歸屬

自2014年9月中國鐵塔成立以來，運營商陸續將大部分站點所有權移交給鐵塔公司，運營商通過租用鐵塔公司站點來進行網絡部署。在某地（市）2 065個物理站點中，鐵塔公司站點占比86%，中國聯通站址占比12%，其他運營商占比1%。在制定配套改造方案時，應充分考慮這個因素，最大程度地減少鐵塔公司租金，節約建設成本。

1.2 機房類型

目前機房類型主要有一體化機柜、簡要機房、租賃機房、土建機房及無機房站點。在現網的機房中，一體化機柜占38%，租賃機房占27%，簡易機房占23%，無機房站點占8%，土建機房占3%。

CU/DU 的安裝需考慮機房是否有足夠的安裝空間，其中，一體化機柜要考慮是否有空余槽位安裝CU/DU；簡易機房需注意墻面不得掛裝設備，如無安裝空間，需考慮新增綜合柜或落地機架；無機房的站點，需參考現有設備的安裝方式如AAU拉遠等。

1.3 電源類型

5G 設備的功耗遠大于2G/3G/4G 設備，在5G 建設時要充分考慮電源容量需求及外市電容量是否需要擴容等問題。采用直流供電的站點，如開關電源和一體化電源柜需考慮開關電源設備是否老舊需要替換，開關電源容量是否滿足5G設備用電需求，電源模塊是否需要替換或增加等問題；采用交流供電的站點需考慮就近新建室外電源（帶電池）或外市電引入容量擴容。目前的站點大多數采用直流供電，但仍有部分站點因物業等原因無法進行直流改造，仍需采用交流供電，其中，開關電源占54%，一體化電源柜占38%，交流電占9%。

1.4 天饋現狀

天面資源是制約移動網建設的最重要因素，經過多年的網絡建設與發展，目前中國聯通正在運行的網絡包括GSM900、DCS1800、U900、U2100、L900、L1800、L2100、L2600 等3 代網絡、8 種制式，天面資源極度緊張，超過86%的站點存在多個網絡制式的情況，其中，49%的站點存在3 個以上的網絡制式，而在這些多系統站點中，有超過71%的站點采用共天饋的方式?？紤]到物業問題及鐵塔公司租金等因素，5G網絡的建設勢必要對現網的天饋系統進行進一步整合，以滿足5G AAU的安裝要求。

2 共站配套改造原則

2.1 機房改造原則

加快老舊設備整合、騰退，挖潛、盤活現有機房資源，實現對現有機房資源的利用最大化、使用最優化，如沒有可利舊設備安裝空間的，可根據不同機房類型按以下原則進行改造。

a）一體化機柜：考慮新增一體化設備柜安裝5G CU/DU。

b）新增綜合架安裝5G CU/DU。

c）土建機房及租賃機房：如墻面有可掛裝設備空間，優先考慮設備掛墻，其次考慮新增綜合架等。

d）無機房：優先考慮BBU 集中放置，其次考慮新增一體化柜安裝CU/DU。

2.2 電源改造原則

a）外市電引入：根據“市電引入容量（kVA）=［（P通信設備+P電池充電）/0.9+P空調+P照明+P其他耗電］/0.9”確定外市電需求。若外市電容量不足，則優先考慮電源減配方案，再考慮外市電擴容。外市電容量不足且不能擴容的節點，須調整節點布局。

b）電源系統：擴容或替換現有電源系統，以滿足新增容量需求。

c）原則上一般站點不備電，布局站點備電時長為0.5～1 h（布局站點由地（市）分公司網建、網優、運維三部門共同確認，優先滿足傳輸節點和BBU 集中點的備電需求）。

d）蓄電池：嚴格按照建設規范要求配置，嚴禁超配。原則上根據以下蓄電池容量計算公式核算電池容量滿足情況。

式中：

Q——蓄電池的額定容量

K——安全系數，取1.25

I1——一次下電負荷電流（A）

I2——二次下電負荷電流（A）

T1——一次下電設備放電小時數（h）

T2——二次下電放電小時數（h）

α——電池溫度系數，本設計取0.008

t——放電時實際電解液的最低溫度，通常取蓄電池安裝地的最低環境溫度；

t0——蓄電池額定容量的電解液溫度，通常取25℃

η——放電容量系數

備電時長（電池放電小時數）與其他參數的對應關系如表1所示。

根據容量滿足情況，如需要新增或替換電池，應考慮機房安裝空間及承重的要求，如機房條件無法滿足鉛酸蓄電池要求，可以考慮采用鋰電池。如受機房條件限制不能擴容，則調整DU集中的布局。

2.2 天面改造原則

表1 備電時長與其他參數的對應關系

a）租賃鐵塔公司站點：天面方案制定堅持成本優先，兼顧網絡覆蓋和質量的原則，典型天面方案為900M&1 800M&2 100M+3 500M。3.5 GHz 系統優先采取垂直隔離方式與其他系統進行空間隔離，按次序優先選取舊天線騰退，更換多端口天線，新增抱桿/平臺的順序為5G AAU 提供安裝空間。若（多端口天線購置費用+天線更換施工費）/（物理單站租金/單站計費單元數量×20%）≥3（等效回收期），則應優先考慮新增抱桿/平臺，否則應優先考慮更換多端口天線。

b）自有站點：天面方案制定按照網絡覆蓋、質量優先，兼顧成本的原則，天面典型方案為900M+1 800M&2 100M+3 500M。根據天面資源現狀，3.5 GHz優先采取垂直隔離方式與其他系統進行空間隔離，按次序優先選取利舊抱桿，新建抱桿，更換抱桿，現網天線整合（更換多端口天線）的方式為5G AAU 提供安裝空間。

3 典型站點配套改造標準建議

不同站點類型機房面積、市電引入、開關電源容量、蓄電池容量、空調配置及抱桿預留標準建議如表2所示。

依據中國聯通標準通用抱桿（三斜撐），按照目前的5G 天線規格及普通天線的規格（見表3），取天線的最大迎風面積、天線重量，采用3D3S 結構計算軟件建模計算抱桿的掛載能力。中國聯通通用三斜撐抱桿的掛載能力核算結果如表4所示。

4 共站配套改造方案

4.1 天饋整改方案

因現網的大量站點存在多系統、共天線情況，為保證5G 網絡達到最大的覆蓋效果，需為5G AAU 預留合理的安裝空間，優先利舊現有架設物，同時，對空間不足的架設物進行天饋整改，包括架設物改造、整合天線等。據統計，需進行天饋改造的站點占比達62%，其中架設物改造占比61%，整合天線占比39%。天饋整改方案如圖1所示。

表2 不同站點類型機房面積、市電引入等預留標準建議

表3 天線參數表

表4 聯通通用抱桿（三斜撐）天線掛載能力核算表

4.2 機房改造方案

優先利用現有空間安裝5G CU/DU 設備，如無安裝空間，可根據不同的機房類型制定相應的機房改造方案；簡易機房，考慮新增一體化柜或綜合柜；土建機房，考慮新增綜合柜或掛墻安裝；一體化機房，考慮在樓面尋找地方掛墻安裝或新增一體化柜；租賃機房，根據機房空間考慮掛墻安裝、新增一體化柜機新增綜合柜。機房改造方案如圖2所示。

4.3 電源改造方案

4.3.1 總功耗需求

圖1 天饋整改方案

圖2 機房改造方案

電源改造需根據5G 設備總功耗核實外市電和電源線線徑是否滿足要求，開關電源容量及蓄電池組是否需要擴容或替換。根據現網設備情況，同時考慮3G/4G/5G 共址，估算總功耗需求。不同站點的功耗及動力需求情況如表5所示。

表5 不同站點的功耗及動力需求

4.3.2 線徑及空開需求測算

a）計算電流：單相電載流量（A）=（報裝容量）（基站所需電纜kW）×1 000÷0.8÷220

三相電載流量（A）=（報裝容量）（基站所需電纜kW）×1 000÷0.8÷380÷1.732

b）選擇電纜：查載流量表，選擇對應電纜。載流量表如表6所示。

c）確定輸入開關：輸入開關（A）=基站所需電纜載流量（A）×1.25?？臻_規格為6、10、16、20、32、40、63、80、100 A等。

4.3.3 改造方案

表6 載流量表（A）

通過對5G 設備總功耗核算，結合站點現狀，約有64%的站點需要進行電源改造，改造內容涉及外市電擴容、新增或替換開關電源、新增整理模塊及DCDU等，具體改造規模如下：新增或替換開關電源138 個，增加整流模塊282 個，新增DCDU 895 個，外市電改造1 064個。

5 改造案例

5.1 天面改造

5.1.1 配套3 m抱桿改造成4 m抱桿（案例1）

需求名稱：人民政府改造2。

問題描述：原配套方案是新增3 根6 m 抱桿，但因此站點的物業敏感，經過幾次談判，無法新增6 m 抱桿。

解決方案：中國聯通天面原方案是3 根3 m 抱桿，經過與中國聯通多次溝通，認為4 m 抱桿可以滿足要求。根據實際情況，由鐵塔公司施工，把3 m 抱桿拼接的上半部（1 m 抱桿）更換成2 m 抱桿，完成4 m 抱桿改造。該方案施工簡單，滿足各方要求。

5.1.2 樓面增高架無空余平臺，整合天線（案例2）

需求名稱：金鐘路南改造2。

問題描述：現場圍桿天線已掛滿，無空余位置安裝5G天線。

解決方案：根據現場情況，騰挪現有天線移出空位，安裝中國聯通5G天線。

5.2 機房改造

5.2.1 共享其他運營商機房（案例1）

需求名稱：華快平云路改造2。

問題描述：此站為天面一體化機柜，原配套方案是新增一體化雙柜，因此站點物業敏感，經過談判無法新增一體化機柜。

解決方案：天面下一層有中國移動站點，鐵塔公司主動推送中國移動機房，經過設計復核，認為其動力電源可以滿足中國聯通的共享需求。通過鐵塔公司配套改造后，該機房滿足中國聯通需求。

5.2.2 改造機柜（案例2）

需求名稱：平江路口改造2。

問題描述：此站為路邊站點，原方案是新增一體化雙柜，經過幾次試探施工，都被城管驅除，無法新增加柜。

解決方案：在確認無法協調的情況下，現場勘察發現原動力機柜有多余電池架，經過鐵塔公司配套整改，充分利用多余電池架，滿足中國聯通的空間要求。

5.3 電源改造

5.3.1 改造外電線纜（案例1）

需求名稱：人民政府2。

問題描述：此站為中國聯通和中國移動共享，原外電線纜是6 平方單相電路，中國聯通5G 開通后設備功率增加，外電線纜承載不夠，不能滿足設備功率要求，線路發熱嚴重，有很大安全和斷電隱患。

解決方案：中國聯通5G和4G聯合組網測試，設備功率為5 000 kW 左右，原線纜滿足不了要求，經過設計規劃，更換為16平方線路，滿足設備要求。

5.3.2 重新尋找接地點（案例2）

需求名稱：舊員村二棉廠改造2 和天河潭村東改造2。

問題反饋：原2 個存量站均接同1 個接電點，由于2個站點都要開通5G，導致原接電點不滿足負荷要求，無法滿足設備要求。

解決方案：經周邊摸查，重新尋找接電點滿足二棉廠和潭村東的負荷要求，經過外電整改，解決2個站點的外電問題。

6 結束語

按照《中國聯通5G 網絡建設配套改造指導意見》中關于配套改造的相關原則，本文總結了5G配套改造建設過程遇到的問題和解決方案，提出符合廣州、深圳等一線城市及其他城市核心城區的5G 配套改造標準，同時針對改造過程中大量存在的抱桿改造需求，首次提出針對不同桿徑的較全面天線安裝建議，供后續的5G網絡建設參考。