5G低成本建設方案的研究

劉言彬 劉 旭

1.中國鐵塔股份有限公司江蘇省分公司；2.中通服咨詢設計研究院有限公司

0 引言

5G是政府信息化建設、智慧城市建設的基礎，是運營商網絡升級的關鍵技術，承載著大眾對信息時代和美好生活的向往，更是支撐網絡強國的重要手段。隨著5G新基建數字化建設步伐的加快，通信行業經營壓力也在持續加大，5G大規模建設與運營商降本增效矛盾更加突出。此外，共建共享文件鼓勵市場化選擇，運營商研究探索市場化策略，讓鐵塔運營商既面臨運營商自建、第三方建設帶來的外部挑戰，又要面臨承接運營商5G需求時遇到收支不平衡的內部挑戰。鐵塔運營商主要提供鐵塔、電源設備和外市電三方面基礎配套設施服務，本文從這三個維度分析，深入探討5G低成本建設，促進鐵塔運營商實現降本增效。

1 鐵塔低成本建設方案

堅持“能共享不新建，能共建不獨建”的原則，充分挖掘已有資源共享潛力，廣泛利用“社會塔”、“社會管道”和“社會電”等社會資源，嚴控新建項目，通過共享提升降低5G項目投資造價、實現行業降本增效。

目前通信鐵塔的設計依據主要有《建筑結構荷載規范》（GB50009-2012）、《高聳結構設計標準》（GB50135-2019）、《移動通信工程鋼塔桅結構設計規范》（YDT5131-2019）及《鋼結構單管通信塔技術規程》（CECS236：2008）等相關規范，可根據規范要求調整關鍵技術指標、通過精細化復核手段來提升存量鐵塔的掛載能力，如天線（含RRU）、平臺擋風面積折減，據實取天線（含RRU）擋風面積，據實取基本風壓，據實取地面粗糙度等。

結合當前實際工程經驗，按照建設成本、實施難度由低到高的順序，總結出塔桅“六步法” 建設流程和關鍵點，如表1所示。

表1 塔桅“六步法”建設流程和設計關鍵點

排序 方案分類 定義 關鍵點第三步 天線整合 指不改變鐵塔任何部分，僅通過設備位置及系統調整，滿足新增掛載需求與運營商充分協商，如將RRU位置調整或RRU下塔，更換小型化天線，天線合路。第四步 結構改造具體指原有鐵塔承載能力不能滿足新增掛載需求，需要通過拆除或調整附屬構件的措施來滿足存量鐵塔承載能力不能滿足時，可通過拆除造型、拆平臺改支架等手段。第五步 加固改造 指原有鐵塔承載能力不能滿足新增掛載需求，需要對原有鐵塔進行加固提升承載能力的措施在結構改造仍無法滿足共享需求時，采用新增拉線、加支撐和配重等。第六步 低成本塔新建無法利用存量和社會資源可共享時采用 無法利用存量和社會資源可共享時，可采用新建低成本塔和塔基方案。

2 電源設備低成本建設方案

電源設備低成本建設應堅持經濟適配原則，堅持“充分共享、持續創新”，一是充分利舊存量資源，在保障設備安全穩定運行的前提下，通過精準測算存量基站開關電源及蓄電池的冗余容量，快速滿足建設需求。二是緊密跟蹤新技術演進，結合基站伴侶、新鋰電、差異化備電等創新產品方案精準配置，降低電源設備專業造價和投資，確保低成本、高效率建設。

結合當前實際工程經驗，總結出5G電源設備應遵循不新增蓄電池、直接共享、改造共享、新增蓄電池的“四步法”建設流程，如表2所示。在5G方案設計中，可按建設成本由低到高的順序選擇最優建設方案。

表2 5G電源設備“四步法”建設流程

2.1 不增配蓄電池

電源設備系統的容量配置應精準對接客戶備電時長需求，并結合基站現場實際停電情況進行場景匹配，滿足以下條件的原則上不增配蓄電池：

（1）站點近一年無停電記錄；

（2）客戶明確無備電需求；

（3）未與客戶就5G備電時長達成一致，不為5G系統增配蓄電池。

2.2 直接共享

當存量蓄電池容量、存量開關電源容量能夠滿足存量負載及新增5G 3小時備電需求時，可直接共享存量資源，配套系統不增配。

（1）蓄電池需求容量（整站3小時備電）：

電池容量≥[（存量功耗+5G功耗）/額定電壓]×（3h/容量系數）

（2）開關電源需求容量：

（存量功耗+5G功耗）/額定電壓+蓄電池需求容量/10

注：①5G設備功耗按照實際功耗2100W進行核算，存量設備功耗按現網實際功耗（蓄電池未充電狀態下，現場開關電源或遠程監控系統中的電流值*電壓值）進行核算。目前常用電池為鋰電池，容量系數取1；②存量蓄電池容量以實際核容容量為準。

鋰電池容量計算公式：Q=K×a×(P1×T1+P2×T2)/51.2

式中：Q—電池容量（Ah）；K—安全系數，取1.25；a—溫度調整系數，寒冷、寒溫I、寒溫II地區取1.25；其余地區取1.0；P1—一次下電側通信設備工作實際功率（W）；P2—二次下電側通信設備工作實際功率（W）；T1—一次下電設備備電時長（h）；T2—二次下電設備備電時長（h）。

2.3 改造共享

存量蓄電池容量滿足整站3小時備電，但存量開關電源容量不滿足存量負荷及新增5G負荷需求的，需進行共享改造；當存量蓄電池容量滿足存量設備3小時+5G設備1小時備電時，無論開關電源何種配置均需進行改造共享。

（1）蓄電池需求容量（存量3小時+5G 1小時備電）：

電池容量≥（存量功耗/額定電壓）×（3h/容量系數1）+（5G功耗/額定電壓）×（1h/容量系數2）

注：整站3小時備電的蓄電池需求容量參照前述方法測算。

（2）整流模塊需求數量：

模塊數量= [（存量功耗+5G功耗）/額定電壓+電池容量/ 10 ] /單模塊容量

2.3.1 整流模塊擴容，利舊蓄電池

存量蓄電池容量滿足整站3小時或存量3小時+5G 1小時備電，且存量開關電源容量不滿足存量負荷及新增5G負荷需求的，如存量開關電源空余槽位可滿足擴容需求，可直接增加同廠家、同型號的整流模塊，進行整流模塊擴容。

2.3.2 差異化備電改造，利舊蓄電池

存量蓄電池容量滿足存量設備3小時+5G設備1小時備電需求的，需通過差異化備電設備利舊存量蓄電池，滿足備電需求。基站差異化備電設備分為分用戶、分路控制設備，支持導軌式、壁掛式、嵌入式（19英寸機柜）多種安裝方式，安裝在開關電源與直流負載之間。

2.3.3 插框改造，利舊蓄電池

存量開關電源為組合式開關電源，且無法通過模塊擴容方案滿足新增5G需求的，可通過該方案，在充分利舊存量開關電源配電、防雷等相關部件的同時，滿足實際需要。

2.3.4 插框并聯，利舊蓄電池

存量開關電源為嵌入式開關電源，且無法通過模塊擴容方案滿足新增5G需求的，可通過插框并聯的技術方案，增加一套嵌入式開關電源設備，并與存量電源并聯工作，由新增開關電源的監控模塊對兩套設備進行統一管理，共用交直流配電等部件。

2.4 新增蓄電池

存量蓄電池容量不能存量設備3小時 +5G設備1小時備電的，應按需增配相應容量的蓄電池和開關電源。

2.4.1 蓄電池配置容量測算

蓄電池類型主要有新鋰電、梯次電池、鉛酸電池、智能鋰電等，其中鋰電池放電倍率高、循環性能優越，同等備電需求的情況下，可降低蓄電池配置容量50%以上。方案設計應嚴格落實5G 1小時備電要求，磷酸鐵鋰電池（1C）建議配置100Ah，嚴格執行客戶備電服務保障時長要求、不做冗余。

2.4.2 開關電源容量測算

開關電源類型主要有模塊化開關電源、壁掛式電源、微站電源、交轉直模塊等。按照5G設備實際功耗2100W，系統備電1小時、充電10小時等具體參數情況進行精準測算，整流模塊要改變傳統的冗余配置習慣，按需精準配置，不做冗余。以鋰電池應用類型為例，開關電源配置容量建議，如表3所示。

表3 開關電源配置容量

3 外市電低成本建設方案

外市電低成本建設首先應對存量站點外市電引入容量及現狀進行核查，能滿足新增5G需求的站點直接共享；不滿足時可通過利舊增容、外電改造方式進行外市電擴容，或者通過壓縮充電、電池補電方式壓縮市電需求；不具備擴容條件的存量站以及新址新建站，才考慮新引入外市電。

結合當前實際工程經驗，按照建設成本和實施難度由低到高的順序，總結出外市電“六步法”建設流程，如表4所示，可根據具體場景，逐步選擇最優的外電改造方案。

表4 外市電引入“六步法”建設流程

4 結束語

隨著5G網絡大規模建設，共享難度越來越大，行業降本增效的要求越來越高，因此必須深挖存量資源潛力、加快創新產品的研發和應用。本文從鐵塔、電源設備和外市電等三個維度，研究和探討5G低成本建設方案，可為鐵塔運營商5G建設提供技術指導建議。此外，在充分研究市場、研究客戶基礎上，應加快建設模式轉型落地和能力提升，聚焦新塔型、極簡型電源設備等創新產品方案，在價格和服務等方面形成低成本、優服務的比較優勢，更好地服務客戶，贏得客戶認可。