鐵塔承建5G創(chuàng)新方案探討

1 引言

進入5G時代，鐵塔公司及整個行業(yè)面臨以下3個主要問題：① 對于鐵塔公司，5G需要部署的城區(qū)存量站址普遍承載多家運營商網(wǎng)絡(luò)，每家至少2套系統(tǒng)，站址的配套設(shè)施無法再承載5G需求，改造工程量大，成本高。②運營商在“提速降費”政策背景下，又需要投入大量資金建設(shè)5G，同時又要保持一定的利潤增速，對低成本建設(shè)訴求強烈。③ 5G設(shè)備功耗高，整個行業(yè)都面臨較大的運營壓力。

如何低成本、高效率、高質(zhì)量的交付5G需求，是鐵塔公司面臨的一個重要課題。

2 5G部署的三大挑戰(zhàn)

（1）功耗高

5G采用Massive MIMO技術(shù)，發(fā)射帶寬增加至100 M，設(shè)備功耗也大幅提升至千瓦級，對基站的外電容量、開關(guān)電源及蓄電池都提出了更高要求，典型功耗需要如表1所示。

表1 5G設(shè)備典型功耗

（2）體積大

5G AAU的MIMO配置達到了64T64R，設(shè)備體積及重量隨之幅增加，且天線一般為64T64R，與射頻單元集成在一起，難以與2G/3G/4G系統(tǒng)天線合路，對天面資源提出更高要求，5G設(shè)備典型體積重量如表2所示。

表2 5G設(shè)備典型體積重量

（3）頻段高

除廣電外，各電信企業(yè)5G頻段均在3.5 GHz或4.9 GHz高頻（移動2.6 GHz目前由4G占用），高頻段信號傳播損耗增大，要達到與4G同樣的覆蓋效果，站址規(guī)模需增加1.5～2倍，廣電及各運營商5G頻段如表3所示。

表3 三家電信企業(yè)及廣電5G頻段

3 低成本、高質(zhì)量交付5G方案探討

5G部署目前基本全部共享改造存量站址，根據(jù)基站現(xiàn)網(wǎng)情況，結(jié)合5G的電源、天面需求，要對涉及的外電、開關(guān)電源、電池、機柜、鐵塔抱桿等進行不同程度的改造。目前5G部署以CU/DU集中部署為主，基站側(cè)只安裝3臺AAU設(shè)備，典型的配套需求如表4所示。

表4 5G典型S111配置對配套需求

根據(jù)目前實施經(jīng)驗，5G改造主要集中在外電、電源及電池方面，市電改造周期長、費用高；開關(guān)電源系統(tǒng)改造復(fù)雜；蓄電池要解決傳統(tǒng)鉛酸蓄電池與新型鉛酸鐵鋰電池共用的安全問題。重點推進市電削峰、集中供電、模塊化智能電源、電池共用管理器等創(chuàng)新技術(shù)方案的應(yīng)用，可切實降低投資壓力和運營成本，同時大幅縮短建設(shè)工期。

（1）市電削峰填谷

根據(jù)設(shè)備功耗隨話務(wù)量波動的特性，通過用電高峰期蓄電池對市電進行補償供電，用電低谷期對蓄電池充電的方式，保障供電，實現(xiàn)基站的少改造、免改造和快速改造，降低存量站市電改造投資，減輕交付壓力。常用方案如表5所示。

表5 市電削峰填谷常用方案

（2）集中供電

選取區(qū)域內(nèi)市電容量充裕的基站作為中心基站，為周邊基站提供電力服務(wù)，這樣既能降低周邊基站市電和蓄電池擴容改造成本，又能縮短建設(shè)周期，提高供電可靠性。典型實施示意圖如圖1所示。

圖1 集中供電方案示意圖

（3）新型模塊化智能電源

傳統(tǒng)開關(guān)電源母線終極容量固定，擴展改造空間受限，且不具備市電削峰、錯峰用電及疊加光能的功能。新型模塊化智能電源可解決上述問題，同時端子配置靈活，可大幅提升使用效率，明顯降低整體改造成本。

（4）電池共用管理器

鐵塔公司自2016年開始，為了節(jié)能減排更好的實現(xiàn)綠色發(fā)展，新增電池一律采用經(jīng)過改造的退役的鐵鋰梯次電池，而現(xiàn)網(wǎng)存量基站依然以鉛酸電池為主，占比達80%以上。當(dāng)擴容新增鋰電時，需面臨與鉛酸電池在電壓、充放電限流等參數(shù)或裝置上區(qū)別顯著，導(dǎo)致無法直接并聯(lián)使用，兩種電池性能參數(shù)對比如表6所示。

表6 傳統(tǒng)閥控式鉛酸蓄電池與鐵鋰梯次電池性能參數(shù)對比

電池共用管理器可解決不同類型、不同時期、不同廠家電池并聯(lián)應(yīng)用問題，實現(xiàn)模塊化擴容；同時實現(xiàn)對電池的主動控制，實現(xiàn)鋰電優(yōu)先放電，輔助市電削峰（降低市電需求）、削峰填谷（獲取電價差利潤）等技術(shù)的應(yīng)用。通過精確的充放電控制，避免蓄電池大電流充、放電，延長蓄電池使用壽命，典型應(yīng)用如圖2所示。

圖2 電池共用管理器使用示意圖

4 總結(jié)

針對5G設(shè)備特點帶來的新挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)思維的改造方案造價高、實施周期長、且替換后的設(shè)備二次利用價值低，必須大膽創(chuàng)新，針對性的采用創(chuàng)新技術(shù)方案，才能滿足當(dāng)前行業(yè)低成本、高質(zhì)量的建設(shè)訴求。