熊 瑋

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)福建三明分公司，福建 三明 365000）

1 研究背景

2019 年6 月6 日，工業(yè)和信息化部開始發(fā)放5G 商用牌照，我國(guó)正式進(jìn)入5G 商用元年。當(dāng)前主要面臨三大壓力：一是競(jìng)爭(zhēng)壓力。5G 牌照頒發(fā)給了四家公司，本來是三大通信運(yùn)營(yíng)商的，也就是中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通，但本次工信部發(fā)放的5G 牌照包括了中國(guó)廣電，自此中國(guó)廣電就成為名副其實(shí)的第四大通信運(yùn)營(yíng)商。而中國(guó)廣電手中握有的700MHz 黃金頻譜具有信號(hào)傳播損耗低、覆蓋廣、穿透力強(qiáng)、組網(wǎng)成本低等優(yōu)勢(shì)特性，在全球范圍內(nèi)來看，都被相應(yīng)電信運(yùn)營(yíng)商確認(rèn)為是發(fā)展移動(dòng)通信的黃金頻段，競(jìng)爭(zhēng)更加白熱化。二是行業(yè)壓力，5G 的商用將極大地提升我國(guó)投資消費(fèi)需求。5G 商用后，將帶動(dòng)新一輪全球電信業(yè)和科技業(yè)發(fā)展，全產(chǎn)業(yè)鏈將迎來顛覆性的發(fā)展機(jī)會(huì)，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。三是成本壓力。三明地廣人稀，人員外流嚴(yán)重，多年來針對(duì)4G 網(wǎng)絡(luò)廣、深、厚覆蓋及向莆、南三龍高鐵4G 專網(wǎng)建設(shè)，共計(jì)投資11 億元，4G 商用才不到5 年時(shí)間，正是深耕網(wǎng)絡(luò)收回投資的時(shí)候，現(xiàn)在突然就上5G，巨額的建網(wǎng)資金是最大的難題，更何況2G／4G／5G 是三網(wǎng)并行，勢(shì)必造成投資成本、運(yùn)維成本不足。

2 5G 網(wǎng)絡(luò)建站難點(diǎn)

在頻譜分配方面，中國(guó)移動(dòng)5G 獲得2515～2675MHz、4800～4900MHz 頻段，受高頻段影響，5G 基站覆蓋范圍小，需高密度組網(wǎng)以及更多的站點(diǎn)，這給無線網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和維護(hù)都帶來成倍增加的工作量和難度。

2.1 配套不足

5G 站點(diǎn)平均功率電流要求使用100A 以上空開，目前機(jī)房配套的DCDU 都在20A，不滿足5G 需求。此外，5G AAU 滿負(fù)荷功耗超過1kW，在4G／5G 網(wǎng)絡(luò)共站的情況下，站點(diǎn)功耗超過10kW，如若三家運(yùn)營(yíng)商多制式共站，機(jī)房供電需求甚至能達(dá)到30kW，現(xiàn)有機(jī)房供電能力基本無法滿足，需要進(jìn)行擴(kuò)容。

當(dāng)前移動(dòng)三明分公司5G 規(guī)劃站點(diǎn)顯示，27%的站點(diǎn)交流電不滿足需求，65%的站電源模塊不滿足需求，71%的站空氣開關(guān)不滿足需求，56%的站備用電池不滿足需求。尤其交流電改造成本高、周期長(zhǎng)，是機(jī)房供電改造的最大難點(diǎn)。

2.2 站址資源不足

5G 高頻段部署及本身的密集組網(wǎng)需求決定了5G 網(wǎng)絡(luò)對(duì)站點(diǎn)數(shù)量的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過2G／4G，從基站覆蓋距離看，2.6G 部署覆蓋距離分別為1.8G 的1／2，是900M 的1／4，即相同覆蓋面積下，5G 在2.6G 部署需站點(diǎn)數(shù)量是900M 部署的16 倍，1.8GHz 部署的4 倍，如果5G 在4.9GHz 高頻段部署，則基站數(shù)量需大量增加。

5G 建設(shè)先城區(qū)再農(nóng)村，從這幾年4G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)來看：一是由于市民對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)輻射觀念不斷加強(qiáng)，市區(qū)密集場(chǎng)景站點(diǎn)獲取越來越困難；二是適合建設(shè)的屋面資源在2G／4G 建設(shè)過程已消失殆盡，新的站點(diǎn)訴求往往是之前難以攻克的區(qū)域，要在上述區(qū)域新建原來4 倍的站點(diǎn)，可謂困難重重；三是租金高，當(dāng)前租用鐵塔、桿塔（樓面抱桿＋動(dòng)力配套），獨(dú)建每站要2.6萬元／年，二家共站每站要1.8 萬元／年。

2.3 傳輸資源不足

隨著移動(dòng)有線寬帶鋪開建網(wǎng)，占用大量的傳輸匯聚層、接入網(wǎng)、駐地網(wǎng)的光纜，城區(qū)光纜纖芯利用率平均達(dá)到75%以上。纖芯和傳輸資源匱乏，而且5G 空口能提供很高的峰值速率，這也意味著5G 網(wǎng)絡(luò)需要大量光纖傳輸資源，對(duì)于S111 站型，載波帶寬為100MHz，終端考慮2T4R，則單用戶下行峰值速率1.5Gbps，而小區(qū)峰值速率約5Gbps，平均速率1.5Gbps。S111單站平均速率可達(dá)5Gbps，而峰值速率可達(dá)8Gbps，故單站回傳帶寬需要按照10Gbps 來進(jìn)行光纖布放，結(jié)合5G 無線接入基本架構(gòu)圖（見圖1 所示），對(duì)于上述5G 傳輸帶寬需求，現(xiàn)網(wǎng)傳輸條件有相當(dāng)大比例不能滿足，需要進(jìn)行傳輸改造。

圖1 5G 無線接入基本架構(gòu)圖

針對(duì)三明5G 規(guī)劃站點(diǎn)的調(diào)查結(jié)果顯示，15%的站點(diǎn)需要新增傳輸設(shè)備，36%的站點(diǎn)需要擴(kuò)容傳輸設(shè)備，14%的站點(diǎn)需要替換傳輸設(shè)備，9%的站點(diǎn)需要擴(kuò)容光纖資源。擴(kuò)容光纖資源由于涉及管道改造，實(shí)施難度非常之大。

3 跨行業(yè)開展資源共享案例

2017 年5 月，三明移動(dòng)全國(guó)首創(chuàng)與國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司三明供電公司簽訂《應(yīng)急傳輸互備框架協(xié)議》，雙方優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，通過置換光纜纖芯資源的方式，快速而全面提升雙方傳輸網(wǎng)絡(luò)的容災(zāi)抗災(zāi)能力，在建寧縣冰災(zāi)中（見圖2 所示）利用電力光纜塔頂走線（見圖3 所示）安全性高的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)“通信不全阻”的目標(biāo)。

圖2 抗冰災(zāi)

圖3 電力光纜走線

福建三明移動(dòng)分公司與三明國(guó)網(wǎng)電力深度合作，雙方在站址資源、傳輸線路、桿塔資源、電力保障、5G 運(yùn)用融合全方位開展資源共享，首創(chuàng)“變電站＋4G／5G”新型建站模式，借助國(guó)網(wǎng)電力的站址、纖芯、電力共享，利用變電站站址資源2 天內(nèi)分別在城區(qū)的列西220kV 變電站、徐碧110kV 變電站機(jī)房、開通4G／5G 基站，不僅有效解決區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)性站點(diǎn)缺失及深度覆蓋不足的問題，而且單站建設(shè)、運(yùn)維成本分別較傳統(tǒng)站點(diǎn)下降25%、30%。

一是深化資源共享。在原傳輸資源互備基礎(chǔ)上，借助供電公司電力塔、變電站、配電房點(diǎn)多面廣等優(yōu)勢(shì)，豐富擴(kuò)充4G／5G 站點(diǎn)選址資源。

二是促進(jìn)降本增效。利用供電公司現(xiàn)有屋面、傳輸、電力資源，有效降低機(jī)房租賃、電費(fèi)、傳輸線路及鐵塔租賃等費(fèi)用，單站建設(shè)、運(yùn)維成本分別較傳統(tǒng)站點(diǎn)下降25%、30%。

三是推動(dòng)技術(shù)合作。針對(duì)電力網(wǎng)現(xiàn)有采集類、操控類、視頻類等14 項(xiàng)業(yè)務(wù)，提前開展5G 網(wǎng)絡(luò)多功能檢驗(yàn)，推進(jìn)5G 在電力物聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用與實(shí)踐，提升電網(wǎng)智能化、智慧化水平。

4 跨行業(yè)資源共享優(yōu)勢(shì)分析

國(guó)家電網(wǎng)有諸多可用的資源，農(nóng)村有可利用的電力塔，城區(qū)有可利用的變電站、配電房，利用國(guó)家電網(wǎng)電力塔、變電站、配電房點(diǎn)多面廣等優(yōu)勢(shì)，對(duì)5G 建設(shè)、運(yùn)維、電費(fèi)成本壓降成效顯著，為5G 低成本快速部署提供了捷徑。

4.1 建站快、成本低

利用三明國(guó)家電網(wǎng)6 000 個(gè)電力塔、179 個(gè)變電站、858 個(gè)配電房等資源實(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋，不僅可以解決當(dāng)前建站難、基站維系難、基站房租高的問題，也有利于基站穩(wěn)定性的提升、房租的壓降。

針對(duì)小區(qū)深度覆蓋利用配電房，將BBU 放在樓宇里面的配電房中，同時(shí)作為BBU 池主設(shè)備的存放點(diǎn)，一舉多得。首先，解決了電的問題，小區(qū)配電不是轉(zhuǎn)供電，而是直供電，電費(fèi)可節(jié)省50%以上；其次，利用配電房的空間資源，避免業(yè)主阻擾和維系的問題；再次，租金大大降低。以TDD 為例建設(shè)1 個(gè)站點(diǎn)（含稅），單站可以節(jié)省2.5 萬元。同時(shí)利用電力內(nèi)部現(xiàn)有纖芯、配套傳輸，節(jié)省相關(guān)業(yè)主協(xié)調(diào)及配套引入施工，建設(shè)周期較常規(guī)宏站節(jié)省了50%。

4.2 運(yùn)維安全

配電房和變電站，屬于國(guó)家電網(wǎng)高等級(jí)維護(hù)（一類負(fù)荷保障），24 個(gè)小時(shí)不間斷保障中，電力維護(hù)等級(jí)要求非常高。一是安全方面，所有進(jìn)變電站、配電房、機(jī)房人員都要嚴(yán)格按照電力安全規(guī)程執(zhí)行，出入機(jī)房要持工作證，著電力工作制服，并采用電子門禁、視頻監(jiān)控，有效保證機(jī)房的安全及設(shè)備的安全，有效地規(guī)避了常規(guī)站點(diǎn)受外部影響引發(fā)的機(jī)房安全問題。二是電源有保障，變電站實(shí)行兩路以上高壓保護(hù)及兩路以上低壓保護(hù)保證電力安全。配電房至少有兩路高壓從不同的環(huán)網(wǎng)柜引入。如若將變電機(jī)房／配電機(jī)房作為宏站、BBU 池機(jī)房，不僅能夠保證供電安全，又能保證電力引入100%直供電。三是傳輸安全，因?yàn)檩爡^(qū)內(nèi)變電房等級(jí)高，進(jìn)出的傳輸路由均采用高壓塔的傳輸路由，具有很高防洪災(zāi)能力。三明公司在2017 年與電力開展傳輸資源置換，在近三年的洪災(zāi)中均發(fā)揮了重要作用，特別2019 年5·16、6·10 洪災(zāi)中，在三家運(yùn)營(yíng)商的沿河光纜均損毀的情況，我方在清流縣李家鎮(zhèn)置換的電力光纜有效地保障了李家鄉(xiāng)鎮(zhèn)“通信不全阻”。

4.3 低成本運(yùn)行

5G 的電費(fèi)是4G 的4 倍，利用變電站、配電房資源，電源均為直供電，作為BBU 池機(jī)房或宏站，三明城區(qū)、縣城全覆蓋需增加6 100 個(gè)站點(diǎn)，需新建站址規(guī)劃中有790 個(gè)建設(shè)需求利用了電力資源滿足，其中128 個(gè)彌補(bǔ)利舊存量站址位置合理，但可利舊條件（傳輸、動(dòng)力等）不足，525 個(gè)新增站址、137 個(gè)加強(qiáng)4G 深度覆蓋，可節(jié)約電費(fèi)450 萬元／年，同時(shí)，利用變電站、配電房為我司提供站址資源，節(jié)約租金和配套380 萬元。

5 結(jié)論

面對(duì)5G 資金缺、選點(diǎn)難、阻擾大、租金高的困境，福建三明移動(dòng)分公司開拓創(chuàng)新、另辟蹊徑、建立模型，全國(guó)首創(chuàng)“變電站＋4G／5G”的模式，實(shí)現(xiàn)了跨行業(yè)傳輸資源互補(bǔ)、動(dòng)力保障互補(bǔ)，推動(dòng)“通信塔”與“電力塔”的完美共享，積極儲(chǔ)備桿塔資源供4G、5G 新建站址備選。創(chuàng)新建立了5G 建設(shè)、運(yùn)維的新模式，對(duì)省內(nèi)、全國(guó)進(jìn)行大面積推廣具有較大的建設(shè)性意義，有利于低成本、快速地實(shí)現(xiàn)5G 網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。