路燈桿資源在基站建設(shè)中的應(yīng)用研究

（湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，長沙 410126）

路燈桿資源在基站建設(shè)中的應(yīng)用研究

周利輝，孫朝暉，蔣招金

（湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，長沙 410126）

路燈桿在建設(shè)完成后，已具備電力引入、防雷接地、塔桿等基礎(chǔ)條件。本文重點(diǎn)分析了路燈桿基站建設(shè)的技術(shù)方案，提出了利用路燈桿建設(shè)基站的應(yīng)用建議，為運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供參考。

路燈桿；站址資源；微基站

1 背景

隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模發(fā)展，無線基站站址資源日趨緊缺，在選址過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)由于各種原因無法獲取合適站址或者原有站點(diǎn)被逼遷，導(dǎo)致某些區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題，為了應(yīng)對這種棘手情況，采用利舊城市道路兩旁的路燈桿資源建設(shè)基站的方式不失為一種折中的解決方案。

每個地級市均有公共事業(yè)局，下設(shè)路燈管理處（科），鋪設(shè)了市內(nèi)數(shù)以萬計的燈桿和上千公里的管網(wǎng)設(shè)施，在這些市政公共地帶，如能利舊這些基礎(chǔ)資源，對一些難以建設(shè)宏站的區(qū)域如市區(qū)街道、主干道、公園、廣場等進(jìn)行有效的補(bǔ)充覆蓋，則能提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，同時又節(jié)省配套投資。本文主要對利用路燈桿建設(shè)移動通信基站的技術(shù)方案及應(yīng)用方案進(jìn)行研究。

2 路燈桿類型及相關(guān)參數(shù)

按路燈高度分高桿路燈、半高桿路燈、常規(guī)道路燈、庭院燈和草坪燈。

(1）高桿路燈：是指燈具安裝高度等于或大于20 m的燈桿上，一般應(yīng)用于主要道路的復(fù)雜匯合點(diǎn)，大型立體交叉，大型廣場、大型公共停車場等。

(2）半高桿路燈：是指燈具安裝高度為15～20 m的燈桿上，一般應(yīng)用于道路的交岔路口，城市廣場、車站、碼頭、貨場、公路、體育場、立交橋等。

(3）常規(guī)道路燈：是指燈具安裝高度為6～15 m的燈桿上，按照一定間距有規(guī)律地連續(xù)設(shè)置在道路的一側(cè)、兩側(cè)或中間分車帶上。

(4）庭院燈、草坪燈：一般指燈具安裝高度為6 m以下燈桿上，通常應(yīng)用于園林景區(qū)、住宅小區(qū)、庭院、商業(yè)步行街、文化休閑娛樂廣場、風(fēng)景旅游區(qū)等。

在利用路燈桿建設(shè)移動通信基站時，通常重點(diǎn)關(guān)注路燈桿的以下參數(shù)。

（1）高度。路燈桿的高度與燈具的類型、布燈方式、安裝高度、燈桿間距、路面的寬度等因素有關(guān)，一般而言，以道路普遍使用的截光型燈具而言，其關(guān)系如表1所示。

表1 燈具高度與布置方式、間距及路面寬度關(guān)系表

（2）壁厚及管徑。路燈桿主桿為錐形桿，采用Q235鋼材折彎成型，桿體壁厚與高度有關(guān)，以10 m路燈桿為例，通常采用厚3.5～5 mm鋼板，上口直徑為70～80 mm，下口直徑為170～200 mm。具體燈桿的壁厚及管徑需通過查勘確定。

（3）底座尺寸及基礎(chǔ)?；A(chǔ)的深度一般為燈桿高度的1/6～1/8，長寬是路燈高度的8%左右，另外基礎(chǔ)應(yīng)該有4條預(yù)埋螺絲（最小不能低于M20），在具體應(yīng)用時需路燈管理所提供的基礎(chǔ)圖紙進(jìn)行校核。

3 利用路燈桿建設(shè)移動通信基站的技術(shù)方案分析

3.1 主設(shè)備選型

路燈桿型基站設(shè)備工作于無空調(diào)的室外環(huán)境，既可能遭受雨雪天氣的侵襲，還會受到撒水車等人為的澆灌、消防水龍頭高壓沖擊等，對設(shè)備本身的密封性能要求較高。主設(shè)備在選型時還需考慮設(shè)備的安裝位置、路燈桿的承重、抗風(fēng)壓等參數(shù)。

考慮到周圍環(huán)境、建設(shè)安全性以及實際覆蓋需求，主設(shè)備可以采用BBU+RRU分布式基站設(shè)備及微基站設(shè)備兩種類型。

3．1．1 BBU+RRU設(shè)備

BBU設(shè)備通常放置于機(jī)房或室外一體化機(jī)柜中，RRU可考慮掛桿安裝或落地安裝方式。供電方式包括直流或交流兩種方式，通常不含天線的RRU及安裝件的重量不超過20 kg，含天線的一體化RRU及安裝件的重量不超過25 kg，迎風(fēng)面積不超過0.2 m2。

3．1．2 微基站設(shè)備

室外型微基站一般為瓦級產(chǎn)品，輸出功率為1～ 10 W，典型為5 W。室外型微基站的設(shè)備形態(tài)通常為一體化模式，設(shè)備含有基帶和射頻單元，具有基站主要功能，直接連接核心網(wǎng)。室外型微基站具有設(shè)備體積小、重量輕等優(yōu)勢，能夠安裝在具備供電及光纖連接的任意地點(diǎn)，適合利用路燈桿資源進(jìn)行靈活部署，有效解決覆蓋和容量問題。

微基站一般考慮掛桿安裝，通過考察主流廠家的微基站產(chǎn)品，設(shè)備及安裝件總重量一般不超過15 kg，迎風(fēng)面積不超過0.1 m2。

3.2 天饋線選型

3．2．1 天線選型

燈桿型基站的天線有兩種形式，其中一種是集成天線，它以遮陽板的形式，組裝到RRU或者微基站外面。另一種則是獨(dú)立天線，獨(dú)立天線在選型時需考慮到與周邊環(huán)境的和諧共存，建議獨(dú)立天線安裝過程中進(jìn)行美化偽裝，結(jié)合當(dāng)前市政路燈桿常見架設(shè)物類型，廣告牌式、圓管裝、集束型等造型相對而言較為適合燈桿型基站天線的偽裝。

天線的重量幅度變化較大，通常為10～30 kg，迎風(fēng)面積視不同的偽裝方式， 通常為0.05～0.5 m2，為減小天線的風(fēng)荷和對燈桿安裝的要求，優(yōu)選尺寸小、重量輕的天線，但具體美化形式依據(jù)路燈桿周圍環(huán)境而定。

3．2．2 饋線選型

為保證路燈桿的美觀性，RRU設(shè)備在落地安裝時，RRU與天線之間的饋線通常在桿體內(nèi)部布放。以10 m燈桿為例，燈桿底部直徑185 mm，頂部直徑80 mm，如果采用7/8″饋線，則饋線在燈桿頂部較難穿過、打彎，同時燈桿側(cè)面開孔也將較大，不利于燈桿的安全，若采用1/2″饋線則能解決燈桿側(cè)面開孔、饋線彎曲、穿孔等問題。

由于桿體頂部直徑僅為70～80 mm，考慮到燈桿側(cè)面開孔大小對于桿體安全方案的影響和1/2″饋線的彎曲半徑，建議單個燈桿最多布放4根1/2″饋線，即單個燈桿上站型設(shè)置為兩小區(qū)。

3.3 無線覆蓋能力

無線覆蓋能力與頻段、制式、主設(shè)備選型、天線增益、饋線損耗、天線高度等密切相關(guān)，考慮到路燈桿的高度，一般低于建筑物平均高度，因此，燈桿型基站主要用于道路及兩側(cè)小范圍的補(bǔ)盲和補(bǔ)熱覆蓋，室外無線網(wǎng)絡(luò)主體上仍由常規(guī)宏蜂窩基站來解決覆蓋問題。

3.4 防雷與電力接入

基站采用220 V交流供電系統(tǒng)，外電引入敷設(shè)路由建議不采用新建、開挖方式，考慮直接從路燈電力系統(tǒng)中獲得，道路的路燈燈桿旁邊基本上都設(shè)置有施工維護(hù)井蓋，通過市政管道從路燈燈箱變直接引電。

根據(jù)交流電供電電流和截面積關(guān)系表格可知，2.5 mm2線徑能支持不小于16 A的電流，即能為設(shè)備提供3 520 W的功率。1.5 mm2線徑能支持不小于10 A的電流，即能為設(shè)備提供2 200 W的功率，具體可根據(jù)設(shè)備的功耗靈活選擇。

燈桿地下都設(shè)有避雷帶，因此基站防雷可共用桿體防雷系統(tǒng)，從燈桿地下避雷帶引出接地扁鐵，用于基站設(shè)備防雷和饋線接地。

3.5 傳輸方案

由于新建傳輸管道比較困難，路燈桿選址位置應(yīng)盡量靠近已有傳輸管道，無已有管道的情況下，可通過共用市政管道，從光纜交接箱新建傳輸光纜至路燈桿基站，光纜交接箱再通過跳纖的方式以確保路燈桿基站與傳輸設(shè)備的連通。

3.6 荷載核算

根據(jù)常見路燈桿規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，以10 m路燈桿為例：上口直徑70 mm，下口直徑180 mm，材質(zhì)Q235，天線掛高考慮9 m。其它考慮條件如下。

（1） 以微基站為例，設(shè)備的迎風(fēng)面積均小于0.1 m2，掛桿總重量不超過15 kg核算。

（2）以RRU設(shè)備為例，以掛桿總重量不超過25 kg計。

在荷載計算軟件（Spt）中輸入以上參數(shù)，得到不同承重、不同迎風(fēng)面積在不同風(fēng)壓區(qū)間的燈桿壁厚要求如表2所示。

表2 10 m路燈桿在不同風(fēng)壓區(qū)間的燈桿壁厚要求

為保證桿頂位移滿足通信行業(yè)要求，以及安全生產(chǎn)要求，在燈桿型基站建設(shè)過程中，考慮到各地路燈桿參數(shù)不盡相同，實際建設(shè)應(yīng)參照表2盡可能采用壁厚規(guī)格較大的燈桿。同時在實際應(yīng)用時還應(yīng)對具體燈桿的壁厚和基礎(chǔ)進(jìn)行復(fù)核。

4 利用路燈桿建設(shè)移動通信基站的應(yīng)用方案分析

4.1 建設(shè)方案

根據(jù)主設(shè)備、天饋線及安裝件的重量、迎風(fēng)面積，綜合路燈桿的荷載能力，利用路燈桿建設(shè)移動通信基站的建設(shè)方案可分為以下3種。

4．1．1 方案1：微基站設(shè)備掛桿安裝

微基站設(shè)備可采用緊固件安裝在路燈的桿體上，從微基站的重量與尺寸（迎風(fēng)面積）來看，單根燈桿上最多放置1～2臺微基站設(shè)備?；驹O(shè)備的天線可根據(jù)覆蓋需求采用集成或外接的方式。

4．1．2 方案2：RRU+集成天線掛桿安裝

以天線一體化RRU為例，設(shè)備總重量及安裝件小于25 kg，可考慮掛桿安裝。單個燈桿設(shè)置1個扇區(qū)。

4．1．3 方案3：一體化機(jī)柜+美化天線

RRU設(shè)備外接天線，考慮到設(shè)備重量及天線重量會超過35 kg，建議RRU安裝于路燈桿旁的一體化機(jī)柜內(nèi)，天線掛桿安裝，饋線自桿體內(nèi)部布放。因桿體頂部直徑僅為80 mm，單個燈桿可最多設(shè)置2個扇區(qū)。

4.2 適用場景

路燈桿基站以底層的延伸覆蓋為主，在高話務(wù)區(qū)主要實現(xiàn)無線容量的提升，同時改善覆蓋質(zhì)量。

路燈桿基站的適用場景包括補(bǔ)盲型和補(bǔ)熱型兩種場景，用于解決點(diǎn)狀或者線狀區(qū)域的覆蓋和容量。典型場景如下。

（1）城市道路場景：由于道路的特殊功能，對施工周期要求很嚴(yán)，且需要道路管理部門及市政規(guī)劃相關(guān)部門的審批，基站建設(shè)難度大。但是城市道路覆蓋問題又是一個非常重要的問題，需要運(yùn)營商提供一個完善優(yōu)質(zhì)的覆蓋網(wǎng)絡(luò)。

（2）密集居民區(qū)的低層場景：樓群密集，樓宇之間間距小，人流量大，話務(wù)量大，有宏站覆蓋，但在低層幾乎無信號。

（3）有站區(qū)域的覆蓋盲點(diǎn)：已有宏站覆蓋，但由于頻段較高、建筑物阻擋等因素，出現(xiàn)小范圍的覆蓋盲點(diǎn)，造成用戶投訴等。

（4）離散孤立的熱點(diǎn)：具有人流量大、話務(wù)高的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求比較高，通常包括城市中的商業(yè)廣場、旅游休閑廣場、高校某個區(qū)域等。

綜合對比如表3所示。

4.3 應(yīng)用建議

（1）燈桿荷載能力是其能否作為天線或微基站架設(shè)物的重要條件。實際應(yīng)用時，應(yīng)對具體燈桿的壁厚和基礎(chǔ)進(jìn)行核算，對于不滿足荷載要求的燈桿，需進(jìn)行更換或重新選擇其它位置的符合要求的燈桿。

（2）應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)場景的實際情況如覆蓋范圍、安裝施工難度、造價，綜合前述對比分析，靈活選擇建設(shè)方案。

（3）燈桿型基站應(yīng)選擇合適位置和高度的燈桿。通常的原則是天線架設(shè)位置應(yīng)滿足正前方50 m范圍內(nèi)無阻擋，且掛高比周邊建筑物平均高度高10 m。但由于燈桿高度一般不超過20 m，且燈桿基站主要是用于補(bǔ)盲和補(bǔ)熱覆蓋，因此掛高要求可以適當(dāng)放松。但是應(yīng)注意天線安裝位置不受樹木、廣告牌等物體的近距離阻擋。

（4）燈桿型基站在“補(bǔ)熱”時，為了保證能有效地分流宏網(wǎng)話務(wù)，必須保證燈桿基站能夠部署在熱點(diǎn)區(qū)域，同時通過采集現(xiàn)網(wǎng)UE (用戶設(shè)備)話務(wù)信息、對應(yīng)的位置以及柵格地圖，獲取現(xiàn)網(wǎng)話務(wù)地圖?？紤]到燈桿基站的覆蓋范圍，建議話務(wù)地圖的精度達(dá)到50 m，精準(zhǔn)熱點(diǎn)定位避免“熱裝冷用”。

表3 綜合對比

（5）燈桿型基站與宏站之間的干擾規(guī)避機(jī)制仍需業(yè)界推動，在目前缺乏有效的干擾規(guī)避機(jī)制時，該類基站僅適宜部署于宏站局部弱覆蓋區(qū)，并通過建筑物阻擋、設(shè)置天線掛高、俯仰角等參數(shù)，避免與現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)重疊覆蓋區(qū)域過大。

（6）注意與環(huán)境和諧統(tǒng)一，天線偽裝方式既要與周邊路燈桿體的架設(shè)物類型協(xié)調(diào)，同時又要避免在道路交通事故過程中存在連帶責(zé)任。

5 結(jié)論及建議

利用路燈桿建設(shè)移動通信基站是站址開源的一種很好方式，無論在技術(shù)、工程施工、使用與維護(hù)上都具備可行性，在確保燈桿荷載進(jìn)行安全復(fù)核后，并兼顧投資合理的條件下，值得在特定場景使用。

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CSR 攜手Microchip推廣Bluetooth Smart技術(shù)

CSR公司日前宣布攜手Microchip（美國微芯科技公司）推出一款基于CSR1012方案的新型Bluetooth Smart模塊——BLE RN4020。Microchip是全球單片機(jī)、混合信號、模擬器件及閃存專利解決方案領(lǐng)先供應(yīng)商，其此次推出的這款簡單易用的完整交鑰匙方案有助于進(jìn)一步推廣CSR成熟且高度靈活的Bluetooth Smart IC。

該FCC與ETSI合規(guī)模塊使開發(fā)人員能夠使用CSR市場領(lǐng)先的Bluetooth Smart技術(shù)。它由Microchip MPLAB X集成開發(fā)環(huán)境提供支持，可允許開發(fā)人員訪問大型Bluetooth Smart開發(fā)范例代碼庫，從而有利于加快產(chǎn)品原型制作并最終提升產(chǎn)品上市速度。

Microchip之所以選擇CSR作為其Bluetooth Smart芯片供應(yīng)商，不僅因為CSR在藍(lán)牙技術(shù)領(lǐng)域享有良好聲譽(yù)，還因為他們曾共同為客戶在某產(chǎn)品整個設(shè)計開發(fā)周期期間提供支持。

CSR業(yè)務(wù)部高級副總裁Anthony Murray表示：“CSR致力于向開發(fā)人員群體最大限度地推廣Bluetooth Smart解決方案，以促進(jìn)全新消費(fèi)產(chǎn)品的增長與創(chuàng)新開發(fā)。Microchip推出的BLE RN4020模塊使Bluetooth Smart技術(shù)變得極為簡單易用。無論是新手還是較有經(jīng)驗的開發(fā)人員，都能夠輕松快速地開發(fā)出健康與健身監(jiān)測器、零售Beacon、智能家居等一系列設(shè)備，從而推動物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展?！?/p>

Research on application of lampposts resources in site construction

ZHOU Li-hui, SUN Zhao-hui, JIANG Zhao-jin
(Hunan Planning&Designing Institute of Posts&Telecommunications Co., Ltd., Changsha 410126, China)

After completion of construction, lampposts in urban already have the basic conditions for the power, lightning protection, tower and so on. This paper focuses on the technical solutions of base stations construction on lampposts, proposed applications the use urban’s lampposts construction of base stations, to provide a reference for operators.

lampposts; site resources; micro site

TN929.5

A

1008-5599（2014）08-0057-05

2014-04-06