5G發展對未來塔桅資源建設的影響

郝奇峰，張豪誠

（1.中國鐵塔股份有限公司延安市分公司，陜西 延安 716000；2.華信咨詢設計研究院有限公司，浙江 杭州 310052）

1 5G無線網絡的特點

1.1 高頻通信

目前，中國移動、中國電信以及中國聯通已經成功取得5G中低頻段試驗頻率使用許可。其中，中國移動獲取的頻段為2 515～2 675 MHz、4.8～4.9 GHz，共計260 MHz。中國電信為3.4～3.5 GHz，共計100 MHz；中國聯通為3.5～3.6 GHz，共計100 MHz。相較于4G，5G速度得到了顯著提升。理論顯示，無線電工作頻率越高，波長就會越短，衰落也會更明顯，也就不具備較強穿透性，且傳輸距離不會太長[1]。

1.2 超密集組網

5G網絡在峰值速率上要求超過10 Gb/s，需要依靠UDN即超密集網絡部署實現。UDN基站間距不大，其中在局域網中站間距將減少到10～20 m。在基站數量增加后，站點數量需要隨之增加。預測顯示，每平方千米增加的站點數量達到近百個。在特定區域中會有大量小功率微基站，且微基站的位置要做到方便和合理。

1.3 大規模天線技術

大規模天線（Massive MIMO）技術是5G至關重要的候選技術之一，可以通過增加基站天線數量來提升頻譜利用率。另外，在未對基站射頻器件產生巨大改變的前提下，大規模天線技術可以有效提升小區吞吐量和用戶峰值速率。當前技術發展背景下，5G網絡在大規模天線技術的應用方面，主要以64T64R、集合無線射頻單元（RRU）以及三維多入多出（3D—MIMO）天線的有源天線單元（AAU）設備為主[2]。

1.4 CU/DU分離

為了滿足運行要求，降低承載網帶寬，需要對CU/DU功能進行優化。對于基帶處理單元BBU，在功能實體上主要被重構為分布單元和集中單元兩個單元。具體地，CU處理無線網PDCP層以上為無線協議棧功能，以下則屬于無線協議功能。根據國家規定，為了縮短周期和降低施工難度，在5G網絡的發展上一般采用CU/DU合設的方式[3]。

2 5G網絡部署中配套設施迎來的挑戰

5G網絡部署中配套設施主要有電源配套、天面空間、BBU安裝空間以及前傳資源等。在全面拓展5G網絡部署覆蓋面的同時，需深入開展技術應用，重視超密集組網與5G高頻通信的需求，因此上述設施資源面臨著巨大挑戰。

2.1 電源配套面臨的挑戰

鑒于5G移動通信網絡與2G、3G以及4G公用一個基站部署，應當在當前基站電源基礎上新增用電負荷。在當前技術發展背景下，我國從事5G試驗的廠家主要包含中興、愛立信、華為以及大唐等。目前，各家都已經建立了大規模天線基站（Massive MIMO），與在3GPP R15版本下的CU和DU+AAU形態高度符合。具體而言，華為單站功耗可達4 850 W，中興單站功耗可達9 600 W，大唐單站功耗可達6 950 W，愛立信單站功耗可達5 300 W。相關資料顯示，5G設備相較于4G設備會存在更大功耗，通常能夠達到4G設備的近3倍。隨著各家廠商的技術研發，這一數據的數值會不斷優化。此類功耗過高的設備，將會為部署建設5G網絡增加難度[4]。

2.2 天面空間面臨的挑戰

移動通信網絡為了加強共建共享的程度，防止建設過于重復而導致浪費資源，三家供應商共同商議建立了鐵塔公司。相關統計資料顯示，如果城區較為密集或者處在一些重要城鎮，一個天面站點由3家運營商共用的情況占比超過了70%，其中超過87%的站點天面空間無法實現利舊。

2.3 BBU空間面臨的挑戰

目前，各大運營商開始部署超密集組網。與以往的4G相比，BBU規模更大，且重要節點需要將BBU機房數量設置在50以上。因此，實踐中應當在部署5G網絡前排查機房情況，結合具體業務密度、傳輸網絡需求以及機房情況等科學規劃BBU機房，盡可能靠近業務區域。調查顯示，對于BBU機房綜合機柜，可利用部分僅20%，80%利用空間不足[5]。

2.4 前傳資源面臨的挑戰

在5G接入承載架構時，典型5G BBU在建設方式上主要以集中式無線接入網（C-RAN）和分布式無線接入網（D-RAN）為主。在承載方式上，5G網絡可分成前傳、中傳以及回傳。具體而言，前傳為AAU到DU，中傳為DU到CU，回傳為CU到CN（核心網）。

對5G無線網絡而言，鑒于站點密度和數量較大，最開始在3G/4G網絡環境下，即使利用宏站覆蓋的區域，也需要通過微站完成覆蓋任務。此類站點中的大多數，在位置上都處在原先傳輸光纜無法到達的地帶，因此為了實現5G網絡全面部署，針對前傳所需光纖資源，能否達到建站位置的標準，是運營商值得深入考慮的問題[6]。

3 5G建設對配套設施的影響

5G運行將會在技術上為通信系統運營穩定性帶來更大挑戰。如果異構網絡條件為超密集型，則應當在建設基站階段充分考慮區域低功率節點數量，從而縮小區域信號傳輸半徑。在5G投入運營后，需致力于縮短移動終端設備和信號節點之間的距離，以提升通信信號質量和傳輸功率。

5G網絡可以在異構網絡的支持下，需實現對區域的深度覆蓋，從而達到吸收區域熱點的目的。具體而言，Small Cell在功率、體積以及部署方面的重要優勢，普遍得到了通信運營企業的重點關注。在5G技術飛速發展的社會背景下，塔桅與機房配套設施會傾向從傳統的“機房+大塔桅”逐漸向“室外一體化機柜+小塔桅”轉變[7]。

與此同時，隨著城市化進程的不斷推進，網絡設備的微型化也是未來技術發展的大勢所趨。尤其基于5G技術，未來基站也很可能發展成隱形基站。相較4G時代，5G在運行基站總數上也會有巨大提升。在5G技術建設階段，應當整合行業優勢資源，從而為以后5G技術的建設、運營、檢修以及維護提供便利。

4 5G基站規劃建設難點

4.1 5G基站規劃難點

5G網絡將會在很長一段時間和2G網絡、3G網絡以及4G網絡呈現出多網共存的局面。相較于現階段3G網絡和4G網絡，5G網絡會在網絡天線需求量、基站能耗負荷以及基站面臨處理增益方面提出更高的要求，無線端口接入段基礎設施的建設也會更難。同時，在提升網絡頻率方面，高速無線傳輸技術多樣并存的要求導致了基站覆蓋范圍弱化，使得原有4G網絡建設面臨的選址困難問題更加突出。

5G網絡規劃在技術上可以以分布式基站（DU+AAU）為主，使網絡不會受制于機房數量。與此同時，集中放置DU，AAU遠端放置在支撐桿與天面處，可降低物業協調難度。在網絡規劃上，應當加強資源共享。實踐中，很多運營商未能統一覆蓋目標，因此在站址規劃上造成了巨大的資源浪費。這就要求運營商在規劃基站的同時，重視基站共建共享水平[8]。

4.2 5G基站建設站址難點

我國移動、聯通以及電信三大運營商與鐵塔公司應當充分利舊存量站址資源。對新建站址來說，應當做好通信基礎設施與5G站址的規劃統籌工作，最大程度地爭取政府力量，高度融合城鄉建設規劃目標。尤其是在會展中心、高鐵、火車站、機場以及城市地鐵的大型公共設施建設中，政府有關建設單位一定要和通信設施整體規劃高度結合，為5G基站與機房等設施預留出足夠的空間。

5G建設具有投資大和回報周期長的特征，鐵塔公司與三家運營商統一聯合，統一對站址進行規劃和建設，可有效提升共享共建水平。同時，應當加強資源的共享性，加強社會資源的優化配置，在監控、路燈以及交通指示塔桅上實現共建共享，促進5G通信微站建設，達到資源利用的多桿合一。此外，由政府引導，加強輻射的無害宣傳，完善標準制度。在此基礎上，政府應當重視出臺政策文件，落實監督檢查工作，保障通信基礎設施的落地[9]。

4.3 5G基站DU集中機房難點

DU設備具有較大功耗，最大可以達到1 000 W。在考慮典型功耗時，可以按照500 W為標準。AAU典型功耗應當按800 W考慮。集中放置5G DU的位置是匯聚機房，在電源配套、機房空間、機位以及電池續航能力等問題的規劃上，將會迎來巨大挑戰。接入機房規劃應當至少考慮20～30個5G邏輯站，需要匹配2～3個對應機柜。在傳輸需求上，5G的傳輸速率可達到100 Gb/s，如果一個區域接入了較多綜合業務，則該區域應當適當增設波分與IPRANX8設備。在此情況下，大型綜合接入機房應當至少留出3個機位空間，小型綜合接入機房為2個機位空間。通常情況下，DU集中機房應當至少留出1個機位空間[10]。

4.4 5G基站光纜資源需求難點

AAU上聯纖芯6芯，無法達到級聯模式單站6芯的要求。但是，站址規模問題上，5G可達到4G的1.5倍。按照20～30個邏輯站的標準預估，在消耗資源上，預計會消耗120～180芯，且主干光纜資源也有巨大消耗量。5G網絡布局的影響因素，還包含桿路、容量、管道以及光纜布局等。

4.5 5G基站傳輸容量需求難點

5G基站DU接口帶寬10GE，傳統10GE環無法達到5G在通信傳輸方面的要求。在規劃初期，單邏輯站需要10GE接口，后期需要提供25GE和50GE的接口。因此，中興、華為等廠商的設備也需要進行替換和升級，所以無論在設計和投資規模上都應當進行全面考慮。

5 未來塔桅資源建設的發展趨勢

移動通信塔桅從最初的落地角鋼塔、樓頂角鋼塔到向樓頂拉線塔、單管塔，發展到如今路燈塔、景觀塔以及三管塔等。塔桅建設逐步實現了實效化，在現實中應用性更強。很多通信公司受到啟發，也在建設通信塔桅階段實現了路燈桿和監控桿的搭建。伴隨著市政建設進程的推進，很多城市中的標志性建筑都在不斷拔地而起，景觀塔就是其中較為常見的塔桅建筑。相關資料顯示，2015年后，很多公司在塔桅開發上都以共享共建模式為主，平臺層數都是三層或三層以上，實現了通信企業經濟效益和社會效益的共贏[11-12]。

6 結 論

5G技術未來將會為塔桅建設帶來較大挑戰，因此項目建設部門應當加強基礎設施的共享性，擴大無線通信的覆蓋范圍，提升塔桅建設的經濟效益。