运营商5G网络工程建设策略 本文关键词：工程建设，运营商，策略，网络
运营商5G网络工程建设策略 本文简介：摘要：5G系统由于采用各类新技术，网络的建设特点和要求与4G有较大的不同。当前国内大多数的地市暂未启动5G网络的规模建设，运营商可在此“空档期”对5G网络候选站点的机房、天馈、传输等配套资源提前做好相应的改造策略，为即将到来的5G网络规模部署做好准备。关键词：5G网络；BBU+AAU单元；配套改造1
运营商5G网络工程建设策略 本文内容：
摘要：5G系统由于采用各类新技术，网络的建设特点和要求与4G有较大的不同。当前国内大多数的地市暂未启动5G网络的规模建设，运营商可在此“空档期”对5G网络候选站点的机房、天馈、传输等配套资源提前做好相应的改造策略，为即将到来的5G网络规模部署做好准备。
关键词：5G网络；BBU+AAU单元；配套改造
1概述
2019年6月国家工信部正式向四家运营商发放5G商用牌照，标志着我国正式进入5G商用时代。目前5G网络的建设主要集中在国内重点城市，多数地市暂未启动5G网络的规模建设。5G网络采用高频段进行组网时，信号传输损耗大、穿透能力弱，更容易存在小区覆盖空洞，基站布置更密集，建设和运营成本也更高，使5G基站的建设面临诸多挑战。考虑到成本投入和短期小范围连续覆盖的需求，5G网络的站点初期重点采取与现有基站共址。在共址现有站址的建设方式下，现有站址的电源系统容量，机房空间、天馈条件、传输承载网的带宽容量将成为影响5G网络的快速部署的重要因素。在大规模建设前的这段时期，运营商可提前进行5G网络相关的可研及规划、站点资源的改造，为5G网络的规模建设打下良好的基础。
25G网络的建设需求
2.1BBU和AAU单元安装需求
3GPP对5GRAN功能切分定义了CU、DU两级架构，通过CD、DU灵活的配置来匹配各种组网场景的需求，5G网络部署初期以CU、DU合设为主，维持4G现有架构，后期依据业务灵活分设布置。而5G网络中实现高速率的毫米波以及波束成形技术，大规模天线阵列是基于多用户波束成形的原理，传统的天线显然无法满足这一需求，各设备厂家通过利用集成RRU+天线功能的有源天线阵列AAU单元来实现。目前大部分厂家的集成CD和DU一体的5GBBU单元采用标准的19英寸设备，高度为2-3U，可安装在基站内标准的19英寸落地机柜或综合柜内，也可以在挂墙机框来进行安装。5G天馈部分的AAU单元相对传统的RRU重量增加2倍，单AAU在40KG以上。因此AAU单元安装需要足够的天线抱杆和空间，对基站天面杆塔的抱杆的承重和空间要求更高。
2.2电源需求
5G基站设备功耗随着高带宽和高传输速率的增加而上升，同时天馈部分MassiveMIMO天线数量的增加也将导致功耗不断上升。如下表所示，当前主流设备厂家5G基站设备（配置1个BBU单元+3个AAU单元），总功耗约为5KW左右，约为4G系统的2倍左右考虑到当前大多数的基站都同时承载中国移动、中国电信、中国联通三家运营商的无线设备，每家运营商都同时运营着2G\3G\4G多个网络，机房内众多的无线设备导致基站现有电源负荷已非常高。而叠加5G设备到现有基站机房内，其较高的功耗对机房内电源系统中的市电容量、开关电源容量、空开端子的数量、线径提出很大的挑战。
2.3传输需求
相对4G系统，5G系统由于网速下载速度过快，CPRI接口带宽显著增长，光纤资源需求成倍增加，对承载网在带宽、容量、时延、组网和组网灵活性提出了新的要求。尤其热点区域基站密度大，高频段大带宽站点传输要求高，集中式处理，进一步增加对应区域内传输资源的消耗。通过计算，5G网络不同的网络层级的传输带宽测算如表2所示。5G系统对于承载网络的需求已经发生了根本性的变化，原来的承载技术以及网络架构已不能完全满足5G的承载需要。目前推荐的SPN系统，融合了以太网和时分复用（TDM）技术优势，既保证高效承载，有保证安全性和业务质量，支持切片能力，在带宽、试验、灵活连接、分片、时间同步和统一管控上采用了多项创新关键技术，能够满足5G网络的业务承载要求。
35G网络工程建设准备策略
3.15G网络规划及现网站点筛查
5G网络的初期部署可以考虑分阶段分场景的引入，运营商网络规划部门在进行5G网络规划时可结合现网站点的流量情况，优先在高容量需求和重要场景部署5G网络。规划时以城区连续覆盖为主，其余场景按需建设，尽量考虑沿用现网站址结构，部署初期暂不大量新增站址。有了初步的5G网络的规划清单后，工程建设部门对5G候选清单站点进行梳理，组织进行摸底筛选，排除无法建设、物业敏感、配套无法改造的站点，并同步核实传输资源的情况。为了能够预先甄别出现易于实施且适于部署的站址，可编制如下所示的5G候选站点打分表，综合得分高的站点优先纳入建设清单。
3.2基站配套改造
对于有部署需求但无法直接实施5G网络建设的站点，需要提前进行改造，以满足5G网络建设的要求。站点配套资源的改造策略如下：3.2.1传输承载网络的改造5G网络的建设中“承载网先行”意义重大，这主要是因为承载网络建设周期长，改造难度高，是5G网络的开通的重要瓶颈之一。根据5G候选站点清单，运营商传输网部门需提前核对对应站点的传输承载网情况，进行相关的改造和升级，提前准备光纤和传输机房资源。（1）对于承载带宽需求不是特别大，只涉及个别5G站点所在的接入环，短期先可以考虑在原有承载网基础上进行升级扩容来满足5G站点容量要求。（2）对于热点区域高密度5G部署的接入环，同一个接入环需要接入多个5G站点的情况，可利用新技术对现有环路进行拆分改造或建设新的SPN系统，满足5G网络的承载需求。3.2.2机房安装空间改造5GBBU单元对安装空间要求不高，现在机房空间大多能满足，但考虑到机房内电源机柜、传输机柜改造也需要安装空间，因此需要对机房内的设备安装空间进行综合考虑。（1）机房空间的改造首先考虑采取设备挪动整合的方式等空出新的安装空间。基站建设初期，设备安装位置比较随意，很多站点都是一个BBU单元安装一个落地机柜，空间资源非常浪费。可以将多个BBU安装在一个落地机柜内，清理出来的空间用来安装新增的电源和传输机柜设备。（2）采用设备替换的方式进行机房空间改造。随着铁锂电池在通信基站的大规模使用，机房空间紧张的站点，可以采用新的铁锂电池替换原有的铅酸蓄电池。同容量的铁锂电池体积只有铅酸蓄电池的四分之一，可以有效节约机房的空间。其次，无线主设备可采取新型的大容量机柜来替换原有低容量机柜。当机房现有机柜无空间安装新增5GBBU时，机房墙面也无合适的空间挂墙安装时，可考虑将现有2G/3G/4G系统旧设备进行替换，尤其是老旧的2G系统，单机柜载波容量较小，往往一个高载波配置站点就需要多个落地机柜。如下图所示，现网GSM系统为3小区共36个载波，需配置6台RBS2202落地机柜，通过采用新型的RBS6201机柜（单机柜支持48载波），1台机柜就能满足容量要求，空余5个机柜的位置可够用来安装新增的5G无线设备。（3）对于室外一体化机柜的站点，原有一体化机柜已无设备安装空间的，提前在原有机柜旁新增1个室外一体化机柜。3.2.3机房电源改造（1）交流电源系统改造：核算出来机房市电引入容量不足的站点，可根据需要对外市电引入容量及交流引入电缆线径进行增容和更换，相应的AC配电箱的容量和空开不能满足要求时也要进行改造。市电引入扩容申请周期长，手续繁琐，需及早准备。（2）直流电源系统改造：A、当新增5G设备与现有机房设备共用一套开关电源时，机房现有开关电源系统容量满足要求，但无剩余端子、但还有可扩展槽位时，通过新增空开的方式来进行改造；无剩余端子且无可扩展槽位时，可考虑新增挂墙直流配电箱。B、现有开关电源容量不足的时候，可以通过更换高容量的开关电源或者新增一套开关电源系统的方式对直流电源系统进行扩容。C、现有开关电源容量无法满足新增5G设备的用电需求，可考虑新增一套开关电源系统。D、机房面积无法满足新增电源机柜的要求时，可考虑新建壁挂式电源系统来为，此时应注意核实机房墙体的承重能力。（3）无线设备新型供电方式的采用。电源厂家提出了一种新型的刀片式DPS供电方式，如下图所示。对于无机房的拉远站点，附近无合适的条件直接进行供电，也不能无法安装一体化电源机柜的情况下，通过在天馈杆塔上安装DPS系统，实现可靠备电，具有体积小，重量轻的优点。图23.2.4基站天馈改造新增5GAAU单元优先安装在基站天面杆塔空余抱杆上；当天面无空余抱杆时考虑在基站天面新增抱杆或支臂；对于无法新增抱杆或支臂的站点，可对现有系统的多幅天线进行替换整合。（1）天面杆塔改造天面杆塔的改造本着先易后难的原则，优先实施直接增加抱杆或简易天线支架；楼顶、塔上有新增抱杆空间时，新增抱杆；对于站点的抱杆上有安装空间被原有系统的RRU遮挡时，将RRU调整安装角度，让出安装空间；对于一般的角钢塔和通信杆，现有平台无空余抱杆安装5G系统AAU单元时，可考虑拆除平台更换为支架。平台的挡风面积及体形系数都大于天线的挡风面积和体形系数，依据安全评估的结果，拆除平台换天线支架，有效的降低铁塔的荷载，为新增天线创造条件。对于采用美化罩的站点，因5GAAU单元体积和安装空间限制，传统美化罩内将大多无法直接安装，需要对原有美化罩进行改造。（2）多系统天线整合当天面杆塔因承重等原因无法进行改造、改造难度及成本较高时，可通过对站点现有系统的多幅天线进行整合，以满足新增5G系统天馈的安装需求。如下图所示，两个系统同小区的天线覆盖方向一致，可以将两幅单频天线更换为一幅换多频天线，从而使天线数量减半。像新型的4488天线，能支持GSM900、DCS1800、LTE-D频、LTE-FA频等多个频段，非常适合用来对现有站点天线进行有效整合。
4结束语
“兵马未动，粮草先行”，现有基站机房电源、天馈、传输等配套资源整改周期长、流程繁琐。因此运营商在5G网络规模启动前做好5G网络工程建设的准备策略，对候选站点资源进行提前相关的改造和升级，当5G站点批量建设时可从容应对，快速完成网络的覆盖部署。
参考文献：
[1]李涵.面向5G的传送网新架构和关键技术[J].中兴通讯技术.第24卷第1期.2018.(2)
[2]龚戈勇丁远.5GBBU利旧现网机房的配套改造方案探讨[J].2019.(4)
[3]曹亘李佳俊李轶群等.5G网络架构的标准研究进展[J].移动通信.2017.(2)
作者：宋创兴 龚戈勇
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