從5G到基礎(chǔ)設(shè)施改造

隨著5G時(shí)代大幕的拉開，各國(guó)都在積極進(jìn)行本土化的部署，從頻段拍賣到組網(wǎng)布局，再到基站改造、測(cè)試與試用，中國(guó)首次站在了移動(dòng)通信發(fā)展的最前沿。

大家都知道5G建設(shè)的一大難題就是巨額資金問(wèn)題，而頻率是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展日益稀缺的寶貴資源，5G商用、頻率先行。

近一年內(nèi)國(guó)外頻譜拍賣進(jìn)行得如火如荼，其中意大利以700兆赫、3600－3800兆赫和26兆赫的頻譜拍賣成交，為政府創(chuàng)造了74億美元的巨額資金收入；瑞典的700兆赫頻譜拍賣籌集了28億瑞典克朗（3．1億美元）；澳大利亞在3．6GHz頻段的拍賣籌集了8．53億澳元（6．04億美元）；美國(guó)在24GHz和28GHz頻段的兩次拍賣共籌集了27億美元。

縱觀歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的5G頻段拍賣價(jià)格，對(duì)比18年中國(guó)發(fā)改委、財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于降低部分無(wú)線電頻率占用費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)問(wèn)題的通知》，通知中指出對(duì)5G公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)頻率占用費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行“頭三年減免，后三年逐步到位”的優(yōu)惠政策：

自5G公眾通信系統(tǒng)頻率使用許可證發(fā)放之日起，第一年至第三年（按財(cái)務(wù)年度計(jì)算，下同）免收無(wú)線電頻率占用費(fèi)；

第四年至第六年分別按照國(guó)家規(guī)定收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的25％、50％、75％收取無(wú)線電頻率占用費(fèi)；

第七年及以后按照國(guó)家規(guī)定收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的100％收取無(wú)線電頻率占用費(fèi)。

這一政策的出臺(tái)，無(wú)疑是對(duì)我國(guó)領(lǐng)先5G商用落地裝上了一個(gè)強(qiáng)勁的加速器，給移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商們減輕了頻段使用帶來(lái)的負(fù)擔(dān)，將資金、精力集中投放到5G通信的基礎(chǔ)設(shè)施改造、建設(shè)與覆蓋上來(lái)。

大家千萬(wàn)不要以為5G改造的費(fèi)用對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)只是小case，畢竟這是個(gè)一旦布好網(wǎng)絡(luò)就是個(gè)一本萬(wàn)利的行業(yè)，其實(shí)不然，據(jù)通信行業(yè)協(xié)會(huì)（GSMA）預(yù)測(cè)，到2025年，中國(guó)通信運(yùn)營(yíng)商的5G投資將超過(guò)1萬(wàn)億元，這也是近期電信與聯(lián)通合建基站，抱團(tuán)取暖的原因。

基礎(chǔ)設(shè)施新建成本高——引入NSA架構(gòu)

4G網(wǎng)絡(luò)如今的成熟初露，當(dāng)年基站建設(shè)可是花了不少錢，難道因?yàn)?G的強(qiáng)勢(shì)來(lái)襲就要全部廢棄嗎？豈不是“勞民傷財(cái)”。

回答：當(dāng)然不是這樣！

首先由于頻段的各自優(yōu)勢(shì)：4G頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)、衍射能力強(qiáng)、能量稍弱，5G頻率高、波長(zhǎng)短、衍射能力差、穿透力和能量強(qiáng)，因此4G將會(huì)和5G并行運(yùn)行，而不是5G替代4G。

其次，在5G發(fā)展的初期，無(wú)法做到短時(shí)間的高覆蓋率，尤其是核心網(wǎng)的建設(shè)方面，因此5G還離不開4G獨(dú)自工作。

細(xì)心的網(wǎng)友又要提出疑問(wèn)：什么是核心網(wǎng)呢？

核心網(wǎng)位于網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)，主要作用把A口上來(lái)的呼叫請(qǐng)求或數(shù)據(jù)請(qǐng)求，接續(xù)到不同的網(wǎng)絡(luò)上，主要涉及呼叫的接續(xù)、計(jì)費(fèi)，移動(dòng)性管理，補(bǔ)充業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)，智能觸發(fā)等方面。

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)除了核心網(wǎng)還有什么其他重要的組成部分？

與核心網(wǎng)相對(duì)應(yīng)的是接入網(wǎng)，而對(duì)接入網(wǎng)的界定是：一切連接用戶設(shè)備終端（UNI）與服務(wù)商終端（SNI）之間的網(wǎng)絡(luò)都可以稱為接入網(wǎng)，比如無(wú)線基站其實(shí)就是無(wú)線接入網(wǎng)的一種。

大家了解了什么是核心網(wǎng)和接入網(wǎng)，也就能很清楚的理解什么是非獨(dú)立組網(wǎng)NSA架構(gòu)和獨(dú)立組網(wǎng)SA架構(gòu)了。

在5G通信NSA建設(shè)初期，它與SA的主要區(qū)別是核心網(wǎng)是問(wèn)4G借用的。

為什么要采用這種方式呢？因?yàn)椤案F”啊，不止是金錢，還包括時(shí)間。

首先來(lái)傷傷感情——談錢

據(jù)Heavy Reading預(yù)計(jì)：全球移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商5G資本支出總額預(yù)計(jì)將從2018年的低基數(shù)快速增長(zhǎng)，到2023年全球?qū)⑦_(dá)到近880億美元。屆時(shí)，它仍將處于強(qiáng)勁的上升軌道，全球5G的推出將如火如荼。即使是早期安裝5G的市場(chǎng)，也將在未來(lái)幾年增加站點(diǎn)，以提高覆蓋率和容量。如此反拋物線式的資金投入增長(zhǎng)，若伴隨零產(chǎn)出，無(wú)論哪個(gè)運(yùn)營(yíng)商都是吃不消的。

再來(lái)談?wù)劷疱X都換不來(lái)的時(shí)間

在5G基礎(chǔ)設(shè)施建成的路上少不了人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的相隨，相互磨合式的成長(zhǎng)可謂是相輔相成，一旦脫離了實(shí)際應(yīng)用的5G就會(huì)走入歧途般的擺設(shè)狀態(tài)。誰(shuí)都不能等誰(shuí)幾年，因此從NSA向SA演進(jìn)式的發(fā)展是歷史的選擇。

5G組網(wǎng)演進(jìn)之路

運(yùn)營(yíng)商一邊建設(shè)、一邊測(cè)試、一邊收錢，這種滾動(dòng)的循序漸進(jìn)的方式具體是什么樣子的呢？看了下面一張圖大家就都明白了。

5G組網(wǎng)漸進(jìn)路徑

如圖可知，NSA的建設(shè)不是一步到位的，它起到一個(gè)承上啟下的作用，因此也是在不斷調(diào)整的一個(gè)過(guò)程中，困難重重，任重而道遠(yuǎn)。

首先，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造量大?；?G核心網(wǎng)的NSA組網(wǎng)向SA網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，網(wǎng)絡(luò)需要頻繁改動(dòng)，基于5G核心網(wǎng)的NSA組網(wǎng)向SA網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，需要對(duì)4G基站進(jìn)行增強(qiáng)，升級(jí)改造工作量比較大。

其次，不同廠商之間的互聯(lián)互通問(wèn)題，資深通訊工程師認(rèn)為：“從理論上來(lái)說(shuō)，NSA組網(wǎng)模式下，基于3GPP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，異廠商的4G基站和5G基站可以兼容。但是在實(shí)際建網(wǎng)過(guò)程中，異廠商的4G基站與5G基站的兼容性比同廠商的兼容性要差許多?！北热缭趯?shí)際部署過(guò)程中，因?yàn)橛脩裘娉休d在5G基站上、控制面承載在4G基站上，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)用戶面與控制面沒有協(xié)調(diào)好的情況，這將直接導(dǎo)致用戶掉網(wǎng)，而一旦出現(xiàn)問(wèn)題就需要兩個(gè)設(shè)備商的工程師聯(lián)合測(cè)試才能夠解決，這非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

再次，小區(qū)切換時(shí)，用戶體驗(yàn)欠佳。采用NSA組網(wǎng)模式，用戶在移動(dòng)過(guò)程中，NSA組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)間較長(zhǎng)，用戶的網(wǎng)速下降感覺比較明顯。例如，對(duì)于用戶從一個(gè)區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)區(qū)域的場(chǎng)景，采用SA組網(wǎng)，只需要兩個(gè)5G小區(qū)交互；而采用NSA組網(wǎng)，則需要兩個(gè)4G小區(qū)交互和兩個(gè)5G小區(qū)分別進(jìn)行交互，這樣會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)間較長(zhǎng)，從而帶來(lái)不好的用戶體驗(yàn)。

最后，設(shè)備功耗是大問(wèn)題。從目前來(lái)看，NSA組網(wǎng)能耗較高，同時(shí)承載4G基站和5G基站務(wù)必會(huì)增加基站側(cè)的能耗，增加電力成本。同時(shí)，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，目前僅支持NSA模式的5G芯片（高通X50）的終端，其功耗也相對(duì)較高，且終端非常容易發(fā)熱。

問(wèn)題有多少，運(yùn)營(yíng)商和政府都必須一個(gè)一個(gè)克服，未來(lái)是屬于5G的世界，只管埋頭苦干，從基站的新建與改建開始。

混合組網(wǎng)架構(gòu)下的基站改造重點(diǎn)與方法

中國(guó)電信四川公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心工程師王邦安表示：5G屬于中高頻段，以中國(guó)電信獲得的3．5Hz為例，其宏基站信號(hào)覆蓋半徑約250米—500米，室分覆蓋半徑約15米—50米，覆蓋范圍小，對(duì)墻體、地板尤其是鐵門等固體障礙物的穿透能力減弱，因此5G基站的數(shù)量需求遠(yuǎn)超4G基站。

國(guó)家工信部透露，三大運(yùn)營(yíng)商今年將建設(shè)5萬(wàn)個(gè)5G基站。據(jù)悉，預(yù)計(jì)明年三大運(yùn)營(yíng)商新建5G基站數(shù)將大大增加，初步估算將至少為68萬(wàn)個(gè)。

這些基站將被安裝到哪里呢？

5G深度覆蓋須深挖共享潛力：大到通信鐵塔，小到路燈桿、監(jiān)控桿，統(tǒng)統(tǒng)可以成為5G基站的據(jù)點(diǎn)。

鐵塔方面

中國(guó)鐵塔董事長(zhǎng)佟吉祿表示，中國(guó)鐵塔目前已經(jīng)接到運(yùn)營(yíng)商關(guān)于5G基站的建設(shè)需求6．5萬(wàn)個(gè)，今年建設(shè)主要是通過(guò)現(xiàn)有的鐵塔改造來(lái)實(shí)現(xiàn)的，中國(guó)鐵塔預(yù)計(jì)全年會(huì)接到10萬(wàn)個(gè)基站的建設(shè)需求，隨著5G更大規(guī)模的布局，一定會(huì)有更多新建的出現(xiàn)。到時(shí)候，不只是已有197萬(wàn)存量站址將為運(yùn)營(yíng)商提供5G基站站址選擇，中國(guó)鐵塔儲(chǔ)備的社會(huì)桿塔資源站址庫(kù)，包括875萬(wàn)路燈桿、監(jiān)控桿，超過(guò)350萬(wàn)電力桿塔，以及33萬(wàn)物業(yè)樓宇，也將為5G基站低成本快速布設(shè)奠定基礎(chǔ)。

（中國(guó)鐵塔公司在微笑：來(lái)吧，大單砸過(guò)來(lái)，我們收費(fèi)很便宜，每月鐵塔租金750元美金，美帝國(guó)鐵塔租金可是要2000美金／月呢?。?/p>

市政方面（路燈桿、監(jiān)控桿）

多個(gè)城市已經(jīng)率先發(fā)布了5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃，比如廣西在5G基站規(guī)劃編制方面明確指出，將5G基站建設(shè)規(guī)劃納入國(guó)土空間規(guī)劃、市政基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃，把5G網(wǎng)絡(luò)站址、機(jī)房、電源、管道和天面等配建空間同步落實(shí)到國(guó)土空間詳細(xì)規(guī)劃、城鄉(xiāng)住房建設(shè)規(guī)劃、交通設(shè)施規(guī)劃中。在大力推進(jìn)社會(huì)資源共享方面要求區(qū)內(nèi)各級(jí)政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、高等院校、醫(yī)院等所屬建筑物、構(gòu)筑物，高鐵（紅線內(nèi)）、高速（紅線內(nèi)）、地鐵（紅線內(nèi)）、機(jī)場(chǎng)航站樓、交通樞紐站等公共交通設(shè)施，橋梁、公園景區(qū)、公共綠地及管道等市政公共設(shè)施，各級(jí)國(guó)有機(jī)構(gòu)建設(shè)的桿塔資源向鐵塔公司及基礎(chǔ)電信企業(yè)免費(fèi)開放，為5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)施部署提供便利。

共享設(shè)施均需改頭換面？

鐵塔、路燈桿、監(jiān)控桿這些未來(lái)可以充當(dāng)5G宏基站據(jù)點(diǎn)的功能不是與生俱來(lái)的，它們都需要一定程度的改造，改造主要內(nèi)容包括機(jī)房、天線、電源、綜合布線、管道部署等。

對(duì)于通信鐵塔而言，改造升級(jí)塔桅、電源、機(jī)房等配套設(shè)施，解決5G對(duì)低功耗的要求，支撐5G快速共享是即將面臨的工作任務(wù)。

對(duì)于路燈桿、監(jiān)控桿，改造升級(jí)的目標(biāo)包括機(jī)房、天線、電源、綜合布線、管道設(shè)施，其中解決供電問(wèn)題，是重中之重。

下面針對(duì)鐵塔的改造進(jìn)行深入的分析：

基站改造需求分析

（1）機(jī)房空間需求

由5G的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)三層架構(gòu)可知，對(duì)機(jī)房的空間需求主 要體現(xiàn)在CU／DU的尺寸、安裝工藝及其集中度大小。根據(jù)現(xiàn)階段主流廠商的數(shù)據(jù)來(lái)看，目前5G的CU／DU尚處于一體 化狀態(tài)，即現(xiàn)在商用的4G BBU形態(tài)，其大小與4G BBU一致。從標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的思維來(lái)考慮，后期的CU和DU從形態(tài)上不會(huì)相差很大，暫時(shí)按BBU大小來(lái)等同考慮。 考慮到目前各運(yùn)營(yíng)商的傳輸機(jī)房均為自有產(chǎn)權(quán)，故大型的DU和CU集中機(jī)房尚不在中國(guó)鐵塔考慮的范圍內(nèi)，而對(duì)于個(gè)別小型DU集中機(jī)房，以3～5個(gè)站點(diǎn)為例，機(jī)房只需要提 供2～3個(gè)DU的安裝空間即可滿足。

（2）電源需求

現(xiàn)階段主流廠商單個(gè)5G 64T64R的AAU功耗約為1000W， 5G CU／DU一體化狀態(tài)功耗約為300W，5G設(shè)備的功耗相比4G有了明顯提高。以主流站型S111拉遠(yuǎn)配置為例，新增一個(gè)運(yùn)營(yíng) 商的5G站點(diǎn)需增加功耗3000W，如果是多家運(yùn)營(yíng)商共享站點(diǎn)， 功耗將會(huì)成倍增加。

（3）塔桅需求

現(xiàn)階段5G AAU的寬度與4G 800MHz 4端口天線基本相接近，長(zhǎng)度有所縮小，厚度有所增加，重量上AAU與4G 8端口天線和RRU合計(jì)重量接近。對(duì)于鐵塔來(lái)說(shuō)，其主要的負(fù)荷來(lái)自迎風(fēng)面的增加，特別是考慮到多家運(yùn)營(yíng)商共享時(shí)，需統(tǒng)籌考慮平臺(tái)使用情況和鐵塔風(fēng)荷。

基站改造方案分析

（1）機(jī)房改造方案

針對(duì)機(jī)房來(lái)說(shuō)，涉及到機(jī)房空間的需求主要是兩部分：一是DU本站放置或DU集中于基站機(jī)房；二是電源不滿足需要時(shí)需新增電源或蓄電池組。

若本站為拉遠(yuǎn)站點(diǎn)，則無(wú)需考慮DU的安裝空間需求。

若本站為普通站點(diǎn)，即有一個(gè)或以上運(yùn)營(yíng)商的DU安裝于本站，則根據(jù)共享情況和其他幾家運(yùn)營(yíng)商的DU配置方案，按單個(gè)DU占用3U安裝空間進(jìn)行計(jì)算，需要1～9U的安 裝空間。若現(xiàn)有綜合柜存在相應(yīng)的空間，則直接利舊，否則需要考慮預(yù)留綜合柜的安裝空間。

若本站為DU小集中站點(diǎn)，則根據(jù)DU的配置情況，需要6～27U的安裝空間。此類站點(diǎn)，推薦直接新增綜合柜。

開關(guān)電源和蓄電池組則根據(jù)新增5G系統(tǒng)數(shù)、設(shè)備功耗 和蓄電池供電保障時(shí)間來(lái)核算是否需要額外新增，從而確定空間需求。

由于總功耗大量增加，還需要對(duì)空調(diào)制冷能力進(jìn)行核算， 以保證機(jī)房的通風(fēng)降溫能力。

（2）電源改造方案

在現(xiàn)有站點(diǎn)新增5G設(shè)備時(shí)，電源負(fù)荷是其中一個(gè)非常重要的考慮因素。由現(xiàn)階段主流廠商的設(shè)備參數(shù)可知，單個(gè) AAU功耗約為1000W，CU／DU一體化形態(tài)功耗約為300W，單個(gè)DU按200W考慮，當(dāng)本站點(diǎn)存在一家或多家運(yùn)營(yíng)商5G設(shè)備時(shí)，功耗和電池需求如下：

以某省為例，某機(jī)房站點(diǎn)的開關(guān)電源額定容量600Ah、配置容量200Ah，蓄電池組500Ah×1，在保證3h斷電保障時(shí)間的情況下，除個(gè)別現(xiàn)網(wǎng)2G／3G／4G系統(tǒng)負(fù)荷較低的站點(diǎn)，可勉強(qiáng)滿足一家運(yùn)營(yíng)商新建5G設(shè)備，大部分 站點(diǎn)需要替換大容量蓄電池。開關(guān)電源則需要根據(jù)增加的系統(tǒng)功耗及額外擴(kuò)容的蓄電池容量進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)擴(kuò)增開關(guān)電 源模塊，同時(shí)對(duì)開關(guān)電源熔絲和空氣開關(guān)進(jìn)行核實(shí)替換，保證每一家運(yùn)營(yíng)商的5G設(shè)備具備1路100A或160A的熔絲或空氣 開關(guān)；對(duì)于部分型號(hào)較老的開關(guān)電源，由于額定容量較低，則需要更換容量高的開關(guān)電源。

（3）塔桅改造方案

對(duì)塔型、塔高、掛高、天線類型、平臺(tái)數(shù)、平臺(tái)空間、抱桿等進(jìn)行分類歸并，大致可以分為以下三種情況。

有空余抱桿可以利舊：核算可利舊抱桿數(shù)量，能利舊部 分直接利舊，若可利舊數(shù)量不能滿足新增的AAU安裝需求，超出部分按無(wú)空余抱桿進(jìn)行處理。

無(wú)空余抱桿但有新增條件：核算可新增抱桿數(shù)量，用于 安裝AAU，對(duì)于不足部分，按無(wú)空余抱桿無(wú)新增條件處理。

無(wú)空余抱桿且無(wú)新增條件如下。

改造方法一：若一家運(yùn)營(yíng)商存在多個(gè)系統(tǒng)天線，可采用 多頻段多端口進(jìn)行替換，空余抱桿用于安裝AAU。

改造方法二：采用長(zhǎng)抱桿替換短抱桿，將AAU和原有 天線統(tǒng)一安裝于長(zhǎng)抱桿。

無(wú)論是何種改造方式，在確定方案時(shí)，均需要對(duì)高度、 風(fēng)荷、承重和天線隔離度等進(jìn)行核算，避免對(duì)鐵塔結(jié)構(gòu)造成 破壞，影響安全性。

混合組網(wǎng)架構(gòu)下的5G基站改造進(jìn)程

以一線城市為例，來(lái)看看5G基站的改造進(jìn)程情況。

帝都北京：

北京市通信管理局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至7月底，鐵塔公司已完成建設(shè)交付5G基站7863個(gè)，運(yùn)營(yíng)商開通5G基站6324個(gè)，預(yù)計(jì)到2019年底，全市將建設(shè)5G基站超過(guò)1萬(wàn)個(gè)。

魔都上海：

上海鐵塔已承接三大運(yùn)營(yíng)商1．3萬(wàn)個(gè)5G基站部署，但考慮到實(shí)際建設(shè)中的困難，上海鐵塔保守預(yù)計(jì)，今年年底可以完工1萬(wàn)個(gè)基站。目前，上海鐵搭交付的3700個(gè)5G基站，三大運(yùn)營(yíng)商基本已開通。

妖都廣州：

廣州市工業(yè)和信息化局消息指出，廣州正在全力推進(jìn)5G發(fā)展，預(yù)計(jì)今年底將建成1．46萬(wàn)座5G基站。據(jù)悉，截至6月底，廣州已建成并開通5000座5G基站。廣州市工信局預(yù)計(jì)，到2021年，廣州將建成5G基站6．5萬(wàn)座。截止4月，廣州市已建成200多座5G基站，開通了10多個(gè)5G實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。

夢(mèng)都深圳：

深圳市工業(yè)和信息化局表示：到2019年底，深圳市預(yù)計(jì)共建成5G基站1．5萬(wàn)個(gè)，到2020年8月底，累計(jì)建成5G基站4．5萬(wàn)個(gè)，率先實(shí)現(xiàn)全市5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。截至8月1號(hào)，深圳市5G基站已經(jīng)建成3777個(gè)。

總結(jié)語(yǔ)

5G堪稱數(shù)字經(jīng)濟(jì)的聚寶盆，具有高科技、高投入、高回報(bào)等特性，其溢出效應(yīng)顯著，每投入1個(gè)單位，將帶動(dòng)6個(gè)單位的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，因此成為各行各業(yè)追逐的對(duì)象。在5G發(fā)展的過(guò)程中，受到資金與時(shí)間的限制，采用NSA和SA混合架構(gòu)并行發(fā)展的模式是歷史的選擇，在這條路上有許多還未解決的問(wèn)題，技術(shù)上的、資金上的、能源上的、用戶層面的，都是運(yùn)營(yíng)商們未來(lái)需要挑戰(zhàn)的對(duì)象。具體發(fā)展如何，我們拭目以待！