淺析智慧燈桿與5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的融合應(yīng)用

摘 要：5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)依托城市智慧燈桿，智慧燈桿集成通信設(shè)備，是智慧城市發(fā)展的必然趨勢。本文主要闡述了5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)的難點，現(xiàn)有市政桿塔建設(shè)的瓶頸，以及智慧燈桿在通信5G建設(shè)中的應(yīng)用，從而實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋建設(shè)。

關(guān)鍵詞：5G；智慧燈桿；融合應(yīng)用

中圖分類號：TN929.53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）36-0246-02

引 言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，智能手機得到了全面普及，移動支付、交通、餐飲、借貸、信息、媒體都已經(jīng)滲入人們的生活，為了讓智能手機用戶能夠?qū)崟r的、有效的接入網(wǎng)絡(luò)，移動通信網(wǎng)絡(luò)在不斷的發(fā)展，以滿足人們對大帶寬，低時延，安全可靠的網(wǎng)絡(luò)需求。移動通信經(jīng)過一代又一代的發(fā)展，現(xiàn)今已經(jīng)邁入了5G時代，5G時代的互聯(lián)不僅是人與人的互聯(lián)，將會促使以智能手機為中心的無線服務(wù)拓展到其他領(lǐng)域，如智慧城市、無人駕駛汽車、智慧醫(yī)療、AR/VR、工廠、體育館和城市基礎(chǔ)設(shè)施等，物聯(lián)網(wǎng)將切實成為生活的一部分。而萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)就是要建立一張無漏洞的5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無漏洞的全覆蓋。

1 建設(shè)5G的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)部署

5G網(wǎng)絡(luò)采用的是高頻頻段即毫米波，工信部為我國的5G技術(shù)規(guī)劃了4個頻段：3.3～3.6GHz頻段、4.8～5.0GHz頻段、24.75～27.5GHz頻段、37～42.5GHz頻段，眾所周知，頻段越高，無線波束傳播的距離就越短，所需要的基站建設(shè)密度就越大，4G時代的基站密度已經(jīng)是3G時代的1.5倍以上，那么在5G時代，基站密度又將會是4G網(wǎng)絡(luò)的至少2倍以上。由于5G頻段的特殊性，基站的建設(shè)無法像3G網(wǎng)絡(luò)一樣，采用大范圍廣覆蓋的原則，5G基站的最佳站型為微基站、室內(nèi)分布等，而室外站址的獲取成為5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的難點之一，站址的獲取一方面需要依托原有的4G網(wǎng)絡(luò)，一方面需要新的站址獲取。

傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)多采用分布式和射頻拉遠(yuǎn)的方式配置基站，LTE無線子系統(tǒng)由eNodeB組成，eNodeB與核心網(wǎng)EPC通過S1接口連接，eNodeB之間通過X2接口連接。而在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接上，BBU與核心網(wǎng)之間通過光纜連接，BBU與RRU之間采取光纖連接，RRU與天饋之間為饋線連接，由于饋線的信號損耗較大，4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時變改變了3G網(wǎng)絡(luò)的基站建設(shè)方式，采用RRU上塔，縮短與天饋的距離，減少信號的損耗。而在5G時期，不僅需要縮短饋線的長度，更由于波分復(fù)用更加多樣，已由原來的8T8R變?yōu)?2T32R或更甚，傳統(tǒng)的饋線連接已經(jīng)無法滿足，因此目前5G天饋側(cè)的設(shè)備多采用RRU與天饋集成一體，BBU側(cè)集中放置的方式。

微站以其兩大主要優(yōu)勢成為了5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)中一種主要的建站方式：①可快速部署，安裝簡單，工程量相對較少，通過SON快速部署，可快速實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)補盲和提升容量；②節(jié)約投資：天饋集成度高，配套要求較低，單站總體造價低。因此，微站在5G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中起到了關(guān)鍵性的作用。

2 智慧燈桿的多功能應(yīng)用

城市中，不僅有通信基礎(chǔ)設(shè)備，還隨著城市的快速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)度，監(jiān)控攝像頭、交通指示牌、廣告牌、智慧城市等城市公共設(shè)施的數(shù)量迅速增加，另外，新能源汽車的出現(xiàn)，更加需要充電樁的建設(shè)。桿塔中各類桿體各自為政，資源及數(shù)據(jù)無法統(tǒng)一及有效管理，基礎(chǔ)設(shè)施重復(fù)建設(shè)，資源浪費。信息化建設(shè)中信息采集設(shè)備布點尷尬，無處可布，公共即時發(fā)布平臺的缺失，各個監(jiān)控系統(tǒng)的互不關(guān)聯(lián)。如何將基礎(chǔ)設(shè)施集成一體，成為目前城市發(fā)展的重要目標(biāo)。

智慧燈桿一種是具有多載體集成和中央智能控制等特點的路燈桿，在其桿體上承載了集中控制器、視頻槍、充電樁、無線AP、以及各種傳感器或終端，可實現(xiàn)一桿多用，桿桿互聯(lián)互通的承載平臺。將集成智慧照明、智慧檢測、智慧廣告、智慧監(jiān)控、智慧廣播、智慧充電、智慧通信、智慧求助、智慧停車、智慧城管等強大的集成、強大的可拓展功能，最終以路燈為基礎(chǔ)，運用物聯(lián)網(wǎng)，鏈接城市感知系統(tǒng)，構(gòu)建各類應(yīng)用統(tǒng)一平臺?；蹮魲U系統(tǒng)整體組網(wǎng)架構(gòu)，分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和終端層。應(yīng)用層主要為環(huán)境傳感感知、GPS融合處理、大數(shù)據(jù)分析挖掘等技術(shù)的聯(lián)合運作模式；網(wǎng)絡(luò)層以包括光纖、網(wǎng)線等有線傳輸方式和PLC、ZigBee、3G-5G等無線傳輸方式，借助路燈設(shè)施實現(xiàn)互聯(lián)互通的信息傳遞等多種技術(shù)融合；終端層為終端設(shè)備協(xié)議統(tǒng)一，實現(xiàn)底層互聯(lián)互通，在滿足電動汽車充電設(shè)施接入需求的同時，可滿足智慧城市所需的各類傳感器、通信接入點的加載需求。

智慧燈桿的設(shè)計一方面采用照明線路單獨走線，底部箱體分倉設(shè)計，維護各系統(tǒng)的穩(wěn)定性和獨立性，保證維護人員和設(shè)備的安全性；另一方面因需要安裝在桿體上的設(shè)備增多，桿體的高度、壁厚、抗風(fēng)、承重、耐腐蝕等都要考慮在內(nèi)。在安全性能方面，設(shè)備安全包括防水、防漏電性能，并規(guī)范各設(shè)備之間電源的連接方式；后臺軟件是智慧燈桿的核心部分，更是涉及公共安全。

3 智慧燈桿的在5G建設(shè)中的應(yīng)用

目前，微站的建設(shè)大多依托原有視頻監(jiān)控桿、視頻燈桿等路政燈桿，少量新建桿塔，新建桿塔不僅造價高，而且更為已經(jīng)飽和的道路增加負(fù)擔(dān)，不利于節(jié)資節(jié)能，而路政桿塔由于不是專用的通信桿塔，擅自加裝設(shè)備會出現(xiàn)承重負(fù)荷不滿足、外電引入困難大、防雷接地不規(guī)范等一系列的問題，且原有的路政桿塔也已經(jīng)承載了路燈、視頻監(jiān)控設(shè)備等各類市政設(shè)施，嚴(yán)重影響美觀性和安全性。

依托市政原有路燈桿建設(shè)5G微站已遇到建設(shè)瓶頸：①從2G到5G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、升級、改造，站點空間已變得十分緊張；②居民對居住環(huán)境的美觀性和環(huán)保性有了更高的標(biāo)準(zhǔn)；③投訴點分散，現(xiàn)有基站無法有效改善信號覆蓋。將智慧燈桿應(yīng)用在5G的基站建設(shè)中，是現(xiàn)今的一項重要工作。

智慧燈桿與5G建設(shè)應(yīng)用中，將通信天饋等設(shè)備集成在桿塔頂端，直流引電采用獨立的方式，外套絕緣管，由桿體內(nèi)引入；桿體設(shè)計滿足承重、抗風(fēng)需求；設(shè)備接地與桿體出廠時就連接在一起，無需再次接地連接，保證了設(shè)備接地的安全性；天饋設(shè)備與基帶的光纖也通過桿體內(nèi)部走線，不僅美觀、而且安全，減少了由于人為的破壞而造成的通信中斷。

未來智慧城市及信息化大建設(shè)的需要，光纜的敷設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施的搭建更是必不可少的，前瞻性的建設(shè)能夠有效避免重復(fù)施工。前期投入不需要政府，政府可通過每年節(jié)省的能源費用支付相關(guān)建設(shè)費用，在同等情況下可以獲取更大的社會、經(jīng)濟效益。滿足國家節(jié)能減排的政策，實現(xiàn)道路全網(wǎng)絡(luò)5G覆蓋，為實現(xiàn)全網(wǎng)互聯(lián)互通作出貢獻(xiàn)。

4 結(jié)束語

智慧燈桿與5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的融合，使5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)微站站址選擇不再是難題，同事改變了原有的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)模式，減少了不必要的土地占用，采用統(tǒng)一的布局，統(tǒng)一劃一的燈桿，保證了更好的市容市貌。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-11-6