潘冠英,李 璐,青 春,桑 橋

(北京電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,北京 100048)

0 引言

運(yùn)營商A與運(yùn)營商B深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記、黨中央和國務(wù)院的決策部署,踐行新發(fā)展理念,在全球尚無成熟案例的條件下,于2019年9月9日簽署共建共享合作協(xié)議,在5G全生命周期內(nèi)、全國范圍內(nèi)共建一張5G接入網(wǎng)絡(luò),開創(chuàng)了行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新局面。推進(jìn)5G共建共享是落實(shí)黨中央、國務(wù)院重大決策部署的政治任務(wù),是落實(shí)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國戰(zhàn)略的重要舉措,是促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量、均衡發(fā)展的重要舉措,是減少重復(fù)建設(shè)、提升5G投資效能的重要舉措。

在此背景下,運(yùn)營商AB雙方在5G共建共享過程中也面臨著成本高、收入低等一系列的問題,需要重點(diǎn)關(guān)注,包括以下方面:

(1)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資巨大。5G建網(wǎng)初期,基站設(shè)備價(jià)格高。

(2)站址獲取困難。5G網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)高,站址密度高于4G基站。

(3)5G基站前傳承載傳輸帶寬需求大,與4G相比要提供大顆粒傳輸帶寬,需要新建及改造傳輸線路、設(shè)備,需要較大的投資。

(4)5G基站及天線均為有源設(shè)備,基站功耗高、站址租金高,運(yùn)維成本高。

為了推動(dòng)5G新基建發(fā)展,在共建共享的大環(huán)境下,堅(jiān)持“天面優(yōu)、配套省、租金省、電費(fèi)低”的原則。通過建設(shè)策略分析、低成本手段分析與優(yōu)化和網(wǎng)管部署協(xié)同策略分析等網(wǎng)絡(luò),形成低成本建設(shè)策略和方案,為持續(xù)推進(jìn)5G低成本創(chuàng)新建設(shè)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。

1 5G網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及成本構(gòu)成

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

全球移動(dòng)通信5G網(wǎng)絡(luò)與4G相比,具有以下特點(diǎn)。

(1)頻率大帶寬:4G網(wǎng)絡(luò)20 M帶寬,5G網(wǎng)絡(luò)100 M帶寬,5G與4G相比提升了5倍。

(2)站址高密度:5G網(wǎng)絡(luò)為中頻率設(shè)備,運(yùn)營商A與運(yùn)營商B的頻段為3.5 GHz,與4G網(wǎng)絡(luò)低頻率相比,5G站址密度高,5G基站數(shù)量是4G的2~3倍。

(3)設(shè)備高功耗:5G基站結(jié)構(gòu)與4G不同,其中,BBU由CU和DU構(gòu)成,AAU由RRU和MIMO天線組成,與4G基站相比,5G基站耗電量提升了2~3倍。設(shè)備傳輸結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 設(shè)備傳輸結(jié)構(gòu)

(4)傳輸帶寬大:5G基站傳輸包括BBU與AAU的前傳、BBU的回傳,其中前傳帶寬25 G,與4G相比,5G FE帶寬提升極大,需要新增或改造傳輸線路、設(shè)備。

1.2 5G網(wǎng)絡(luò)成本構(gòu)成

5G網(wǎng)絡(luò)成本由建設(shè)成本CAPEX和運(yùn)營成本OPEX構(gòu)成,其中建設(shè)成本主要指5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的全部投資支出,包括設(shè)備費(fèi)、建安費(fèi)、待攤投資、其他投資支出等。運(yùn)營成本主要指5G設(shè)備運(yùn)行中生產(chǎn)的電費(fèi)、租金、優(yōu)化及維護(hù)費(fèi)用等。

5G CAPEX的影響因素包括無線專業(yè)的主設(shè)備頻段選型、天線建設(shè)方式、施工費(fèi)、配套專業(yè)的設(shè)備供電方式、傳輸專業(yè)的線路施工及設(shè)備的傳輸方式等。

5G OPEX的影響因素包括塔租的訂單類型、租金差異、設(shè)備的配置、交直流電的選擇等。

測算5G成本后,降低5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的重點(diǎn)是控制設(shè)備費(fèi)和施工費(fèi)。在運(yùn)營成本中,設(shè)備耗電費(fèi)占16%、塔租占70%,降低運(yùn)營成本的重點(diǎn)是控制電費(fèi)和租金。

2 5G網(wǎng)絡(luò)低成本建設(shè)策略

針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)高、建站密、天面需求大、傳輸帶寬大等特點(diǎn),某省運(yùn)營商采取“一站一案”的方式,逐站落實(shí)建設(shè)方案,制定低成本策略,逐點(diǎn)仿真保障用戶需求及精準(zhǔn)建站。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,通過廠家設(shè)備價(jià)格精算,形成5G不同廠家各站型投資畫像,細(xì)化設(shè)備選型原則,實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本最優(yōu)。

2.1 室外覆蓋低成本建設(shè)策略

2.1.1 精準(zhǔn)規(guī)劃,科學(xué)配置,實(shí)現(xiàn)站址最準(zhǔn)

某省運(yùn)營商充分利用超高精度地圖仿真及大數(shù)據(jù)平臺(tái)資源,建立5G基站覆蓋模型,通過對(duì)設(shè)備頻率、帶寬、設(shè)備配置等多角度考量選型,提高5G基站效能和建設(shè)效率。

精準(zhǔn)規(guī)劃提升投資有效性,深入貫徹聚焦、結(jié)構(gòu)化、場景化的規(guī)劃思路,精準(zhǔn)規(guī)劃,規(guī)劃區(qū)域充分結(jié)合B側(cè)數(shù)據(jù)分析、業(yè)務(wù)及終端發(fā)展等方面,明確覆蓋范圍,避免低效建設(shè)。制定資源共享最優(yōu)方案,同時(shí)一站一測,不斷校正,實(shí)現(xiàn)覆蓋最佳,TCO最優(yōu)。

2.1.2 頻率規(guī)劃,分場景低成本部署

發(fā)達(dá)地市密集城區(qū)、高校以3.5 G部署為主;其他地市一般城區(qū)、縣城以2.1 G部署為主;縣城的流量熱點(diǎn)區(qū)域可部署3.5 G,需局部連片。3.5 G部署區(qū)域內(nèi),高流量區(qū)域、高層建筑、口碑場景部署64 T設(shè)備。

2.1.3 天面部署策略

充分利用建筑物樓面寬度及免費(fèi)站址,AAU分散實(shí)現(xiàn)效能最大化,同時(shí)減輕電力引入壓力;首先保障5G AAU掛高,不宜過高或過低,其次考慮4G天線參數(shù),保證原有覆蓋不下降,根據(jù)TCO最優(yōu)核算確定天面整合或是新建配套抱桿。

2.1.4 基站接入及配套部署策略

5G回傳采用CRAN模式,BBU集中在綜合接入點(diǎn)/集中點(diǎn),次選BBU與智能城域網(wǎng)接入設(shè)備之間光纖直驅(qū)連接。優(yōu)先挖潛采用單芯雙向光模塊滿足需求、次選采用無源波分,末選新建光纜,3.5 G 64TR設(shè)備按200 M配置傳輸資源,32TR設(shè)備按100 M配置傳輸資源。

2.2 5G室內(nèi)深度覆蓋低成本建設(shè)策略

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,5G網(wǎng)絡(luò)的深度補(bǔ)盲問題將越來越突出。室內(nèi)覆蓋的規(guī)劃與建設(shè)應(yīng)與室外基站有機(jī)地融為一體。整體考慮、統(tǒng)籌規(guī)劃、互為補(bǔ)充、協(xié)調(diào)發(fā)展,保證室內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和質(zhì)量,提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量,提高投資效率。

2.2.1 室外深度覆蓋低成本建設(shè)策略

室外5G宏站兼顧室內(nèi)覆蓋主要適用于單層面積小,建筑材質(zhì)容易被無線信號(hào)穿透的單體建筑。宏站解決深度覆蓋的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量受限因素較多,難以滿足大型樓宇深度覆蓋要求。

根據(jù)建筑物的穿透損耗,可把建筑物的覆蓋需求分為邊緣淺層、邊緣深層以及深層3層,其中邊緣層的5G覆蓋需求可考慮通過室外宏站兼顧解決覆蓋[1]。

2.2.2 室內(nèi)覆蓋低成本建設(shè)策略

5G移動(dòng)網(wǎng)室內(nèi)覆蓋建設(shè)需堅(jiān)持場景化部署,根據(jù)覆蓋樓宇類型和覆蓋需求制定不同的建設(shè)策略。

5G微站具有站址易獲取、外形美觀、部署便捷、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),適用于高低層住宅小區(qū)及道路、火車站和汽車站的室內(nèi)淺層及室外站臺(tái)、臨街商鋪、高校校園底層覆蓋、大型體育場館看臺(tái)及場館外區(qū)域等場景。

3.5G DAS系統(tǒng)由信源主設(shè)備、饋線、器件、天線等天饋部分組成,目前可使用200 M工作帶寬。雙通道適用于酒店賓館、政府辦公樓等中高業(yè)務(wù)量區(qū)域;單通道適用于大型商場、寫字樓、高校教學(xué)樓、高星級(jí)酒店賓館、政府辦公樓等中低業(yè)務(wù)量區(qū)域。

5G數(shù)字化室分系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)簡單,網(wǎng)元精簡,管理可視化,支持4T4R多通道,但系統(tǒng)成本較高,有源設(shè)備能耗較大,適用于高業(yè)務(wù)密度的品牌場景[2]。

2.2.3 社會(huì)化基站應(yīng)用

結(jié)合5G室內(nèi)覆蓋產(chǎn)業(yè)成熟情況,引入社會(huì)化小站、中低成本數(shù)字化室分設(shè)備等進(jìn)行建設(shè),進(jìn)一步降低部署成本。

3 5G低成本建設(shè)方案及建設(shè)效果

3.1 無線專業(yè)低成本建設(shè)方案

3.1.1 BBU集中

按照TCO最優(yōu)原則,綜合考慮網(wǎng)絡(luò)安全因素,5G網(wǎng)絡(luò)全部采用BBU集中的方式部署。一方面本地網(wǎng)BBU應(yīng)全部集中放置于綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)及匯聚機(jī)房;另一方面BBU部署要一框多站、一框多制和一板多模,節(jié)省設(shè)備投資,降低BBU耗電[3]。

3.1.2 免費(fèi)站址獲取

運(yùn)營商經(jīng)歷了2/3/4G規(guī)模建設(shè)后,站址獲取越來越難、租金越來越貴。運(yùn)營商充分利用開放的公共資源,在國家機(jī)關(guān)、事業(yè)單位、國有企業(yè)等所屬建筑物及地鐵、綠地等公共設(shè)施,電力等公共塔積極獲取免費(fèi)站址資源、免費(fèi)桿路資源,加快5G建設(shè),節(jié)省租金。

3.1.3 天面整合

塔站優(yōu)先采用多端口天線對(duì)現(xiàn)網(wǎng)天線收編。樓站優(yōu)先采用鐵塔新增樓面抱桿,租金低、覆蓋優(yōu)。同時(shí)充分發(fā)揮運(yùn)營商A和B合作的共享優(yōu)勢(shì),4G共建共享整合天面可節(jié)省租金,拆除2G天面可節(jié)省租金,平均單站節(jié)省租金4 000元。

3.1.4 4/5G協(xié)同部署,布局資源整合和儲(chǔ)備

在2.1 G設(shè)備頻率部署中,堅(jiān)持4/5G協(xié)同,4G共建共享室分建設(shè)時(shí),立足共享2.1 G信源,以擴(kuò)大4G覆蓋面積,整合4G信源,為未來2.1 G頻率重耕做好儲(chǔ)備。

3.2 傳輸專業(yè)低成本建設(shè)方案

3.2.1 CRAN 部署

5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期,BBU采用CRAN部署,可使傳輸端口減半,同時(shí)具有可靠性高、功耗較小、適配性好等特點(diǎn)。CRAN相對(duì)DRAN形式可以節(jié)約傳送網(wǎng)接入設(shè)備,接入設(shè)備的投資每站可以降低50%左右。

3.2.2 單芯雙向和無源波分

單芯雙向技術(shù)使前傳光纜纖芯減半。由于5G基站對(duì)配套傳輸帶寬需求較大,現(xiàn)網(wǎng)4G的傳輸冗余較小,受到投資額度大且市政無法布纜等因素影響。

3.3 其他創(chuàng)新性5G低成本建設(shè)方案

除了無線和傳輸專業(yè)低成本建設(shè)外,某省運(yùn)營商創(chuàng)新性地研究5G低成本策略和方案,在設(shè)備及天線招標(biāo)采購、配套引電、行業(yè)合作共享等方面取得了突破性進(jìn)展,深挖資源優(yōu)勢(shì),為5G新基建提供新亮點(diǎn)。

3.3.1 AAU引電改造

測算AAU設(shè)備交流供電和直流供電成本,按場景需求制定不同的供電策略。鐵塔機(jī)房直流供電租金每年每站增加1 805元,交流供電模塊按每站5 882元核算,新增折舊每年每站840元,鐵塔機(jī)房直流供電TCO相比交流供電每年每站增加965元。AAU設(shè)備交流和直流供電對(duì)比如表1所示。

表1 AAU設(shè)備交流和直流供電對(duì)比

兼顧AAU供電成本及穩(wěn)定性、安全性,自有站址原則上要求直供電,可采用自引電加快工程進(jìn)度。覆蓋政府、交通樞紐、醫(yī)院等口碑場景但又存在停電風(fēng)險(xiǎn)的站點(diǎn)可采用鐵塔直流供電,非重要場景采用交流電節(jié)約成本。新建免費(fèi)站址可引交流電,后備電站點(diǎn)比例控制在30%以內(nèi)。

3.3.2 行業(yè)合作,資源置換

積極開展行業(yè)合作,發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。與電力公司合作,由電力公司提供塔桅資源,同時(shí)開展資源置換,通過與政企、場館等進(jìn)行資源置換,獲取免費(fèi)或低租金站址,達(dá)到合作共贏。

3.3.3 5G低成本建設(shè)效果

通過5G低成本建設(shè),預(yù)計(jì)每年節(jié)余單站建設(shè)成本CAPEX 2.74萬元、節(jié)省運(yùn)營成本OPEX 1.1萬元。

4 結(jié)語

社會(huì)化基站結(jié)構(gòu)簡單、部署方便、功耗較低、性價(jià)比優(yōu)勢(shì)突出,下一步要重點(diǎn)研究5G社會(huì)化基站部署與傳統(tǒng)基站協(xié)同優(yōu)化。