深圳國際會展中心5G業(yè)務匯聚機房設計難點及策略分析

朱惠斌，溫 亮（.中國移動通信集團廣東有限公司深圳分公司，廣東 深圳 58000；.福建省郵電規(guī)劃設計院有限公司，福建 福州350000）

1 概況

深圳國際會展中心屬深圳市政府投資建設的重大項目，為集展覽、會議、活動（賽事、演藝等）、餐飲、購物、辦公、服務等于一體的超大型會展綜合體。項目總用地面積148萬m2，總建筑面積約300萬m2，一期建筑面積約146萬m2，建成后為世界最大的會展建筑，項目于2016年開始建設。

圖1示出的是深圳國際會展中心平面規(guī)劃。

傳統(tǒng)會展建筑因未能充分考慮移動信號覆蓋等問題，普遍存在場館信號覆蓋效果一般的問題。為保障項目建設為智慧場館，深圳國際會展中心于2017 年即與運營商聯(lián)系并開展現(xiàn)場勘察和提資工作，于2018年基本明確運營商預留機房需求。因此時深圳5G 建設尚未完全開展，會展中心也未能考慮到5G 建設需求。結合運營商的總體網(wǎng)絡規(guī)劃，會展中心5G業(yè)務匯聚機房需求發(fā)生變化。對機房選址調(diào)整過程進行分析，新選址機房的消防供水管道、強電、弱電線槽貫穿等因素對機房建設形成較大影響。通過分析機房設計難點及對策，對公共建筑不符合機房選址和建設規(guī)范的機房進行設計方案比選和施工改造，可有效保障機房運營需求。

圖1 深圳國際會展中心平面規(guī)劃

2 深圳國際會展中心總體網(wǎng)絡規(guī)劃

無線接入網(wǎng)是一張結合宏基站、微基站和室內(nèi)分布的綜合性網(wǎng)絡。運營商在建設初期，應以多網(wǎng)協(xié)同為建設原則，保證現(xiàn)有業(yè)務平滑過渡，不造成現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務中斷和缺失。確定以宏基站、微基站、室內(nèi)分布協(xié)同的制式、多形態(tài)共同滿足多場景業(yè)務需求的建設思路。2G 網(wǎng)絡逐步退頻，進行頻率重耕，聚焦室內(nèi)弱覆蓋，選用合理手段，保證投資效益的情況下，保持深度覆蓋領先，通過軟擴容、FDD1800、反向開通3D-MIMO、微基站等多種手段，合理調(diào)整資源，精準擴容，綜合解決熱點區(qū)域容量問題，流量峰值平滑過渡到5G。

2.1 室內(nèi)網(wǎng)絡規(guī)劃

根據(jù)網(wǎng)絡覆蓋范圍和功率，基站可分為宏基站、微基站、皮基站和飛基站。5G 網(wǎng)絡空間衰減和介質(zhì)損耗較4G網(wǎng)絡大，深圳國際會展中心室內(nèi)網(wǎng)絡規(guī)劃主要包括以下3個部分。

a）多頻一體化室內(nèi)小基站（lampsite）。此系統(tǒng)解決不同場景下的室內(nèi)網(wǎng)絡容量和覆蓋問題，提供高性能增益和優(yōu)質(zhì)移動寬帶用戶體驗，具備易部署、可演進、可升級的特點，支持多入多出、載波聚合、多頻多模等技術，可以最簡工程施工和不改變室內(nèi)網(wǎng)規(guī)的方式實現(xiàn)“線不動”“點不增”。通過lampsite 基站在不同區(qū)域覆蓋，有助于提升室內(nèi)網(wǎng)絡體驗。

b）多模一體化的室內(nèi)系統(tǒng)（lightsite）。此系統(tǒng)具備DIS（Digital Indoor System）架構端到端可管可視的能力，可實時監(jiān)測pRRU 外接天線的狀態(tài)，做到故障的可視、可管、可控，變被動為主動。同時，lightsite 借助數(shù)字化架構大幅簡化工程部署難度，提升部署效率。lightsite 系統(tǒng)面向室內(nèi)中低話務、多隔斷覆蓋場景，可靈活擴展點位，支持多模一體化的室內(nèi)數(shù)字系統(tǒng)，具有良好的投資收益比。

c）分布式天線系統(tǒng)（DAS）。此系統(tǒng)中，運營商負責自建分布系統(tǒng)，鐵塔公司負責弱電井及運營商間共享部分線槽建設。

表1示出的是深圳國際會展中心室內(nèi)網(wǎng)絡規(guī)劃。

表1 深圳國際會展中心室內(nèi)網(wǎng)絡規(guī)劃

2.2 室外網(wǎng)絡規(guī)劃

a）宏站規(guī)劃。宏基站是移動通信網(wǎng)絡的主要站型，是移動話務量的主要承載者，其設備容量大，覆蓋范圍大，天線高度安裝略高于周圍建筑物的平均高度。可支持多載波多扇區(qū)、擴容方便。因此宏基站是網(wǎng)絡解決方案的首選和重點。按照室外天線架設方式，室外宏基站可以分為4 種建設方式，即樓頂抱桿式、落地塔式、樓頂塔式和美化天線式。會展中心因其建筑特性，適合采用落地塔式的建設方案。通過鏈路預算、傳播模型分析及仿真規(guī)劃等基礎網(wǎng)絡規(guī)劃工作，確定周邊8個宏站，河邊綠道5個宏站，高速公路邊，綠道2 個宏站的建設需求。圖2 示出的是國際會展中心宏站規(guī)劃方案。

圖2 國際會展中心宏站規(guī)劃方案

b）微站規(guī)劃。5G 時代，微站是5G 網(wǎng)絡主體底層網(wǎng)，預計站間距在50～100 m 的占多數(shù)。需要在宏站目標網(wǎng)規(guī)劃站址資源基礎上，通過精細規(guī)劃分析，結合業(yè)務、場景和各種基礎燈桿資源，規(guī)劃5G 微站的站址需求，滿足UDN 超密集組網(wǎng)下大容量業(yè)務需求。深圳國際會展中心規(guī)劃30個小微站進行深度覆蓋，其中展館與展館間采用天線掛墻形式安裝，地鐵出口附近采用監(jiān)控桿形式安裝。30個微站中，22個覆蓋場館，8個覆蓋地鐵周邊。圖3示出的是深圳國際會展中心室外網(wǎng)絡規(guī)劃。

圖3 深圳國際會展中心室外網(wǎng)絡規(guī)劃

2.3 機房網(wǎng)絡規(guī)劃

對于深圳國際會展中心而言，需綜合運用各類網(wǎng)絡覆蓋方式。預留機房作為接入網(wǎng)絡與天線間的重要節(jié)點，承載重要的節(jié)點作用，為網(wǎng)絡架構的重要組成部分。機房內(nèi)部設置BBU等設備，通過光纖聯(lián)系RRU等設備。根據(jù)機房網(wǎng)絡規(guī)劃，在南區(qū)和北區(qū)各設機房，面對不同的網(wǎng)絡需求。

表2 示出的是深圳國際會展中心機房信息。

3 5G業(yè)務匯聚機房設計難點及策略

以北區(qū)負一層業(yè)務匯聚機房為例，介紹5G業(yè)務匯聚機房設計難點及策略。

表2 深圳國際會展中心機房信息

3.1 因5G產(chǎn)生的需求調(diào)整及對策

深圳國際會展中心在初期建設中，運營商根據(jù)無線需求向建設單位提資，由于早期未確定具體的需求，提資的60 m2業(yè)務匯聚機房和有油機保障的80 kW 電力容量，基本滿足當時的規(guī)劃需求。但在項目啟動后，無線新增了覆蓋需求，經(jīng)設計院核算，原電力容量不能滿足，運營商向業(yè)主提出增加至120 kW 電力容量的需求。

表3示出的是深圳國際會展中心原無線需求。

新會展中心南區(qū)原預留的60 m2業(yè)務匯聚機房前期未規(guī)劃5G，后經(jīng)與業(yè)主單位協(xié)商，又新增5G 網(wǎng)絡建設需求。因需求帶來的變化，原機房的空間、動力又無法滿足，由運營商向業(yè)主單位申請增加機房空間、數(shù)量和電力容量。因新國際會展中心的實際情況機房只能集中，由于該機房主要滿足新會展中心內(nèi)按CRAN 方式建設無線設備、安裝OLT 設備等需求，仍作為業(yè)務匯聚機房使用。

表3 深圳國際會展中心原無線需求

前期業(yè)主單位承諾為新國際會展中心南區(qū)業(yè)務匯聚機房提供的120 kW 帶固定油機保障的電力無法滿足5G網(wǎng)絡的覆蓋需求，業(yè)主承諾可增加不帶油機保障的電力。為保障室外信號覆蓋，運營商在規(guī)劃設計時應考慮帶固定油機保障的電力優(yōu)先滿足新會展中心室外宏站、微小BBU 安裝需求，在油機保障能力有限的情況下，部分無線設備可采用不帶油機保障的電力供應。

表4示出的是深圳國際會展中心現(xiàn)無線及傳輸設備需求。

表4 深圳國際會展中心現(xiàn)無線及傳輸設備需求

3.2 因機房現(xiàn)場條件不符合運營商選址規(guī)范的設計難點及對策

因原預留機房面積受限，經(jīng)運營商多次爭取，深圳國際會展中心調(diào)整機房位置，但機房內(nèi)上方有水消防管、強電和弱電線槽、燈槽貫穿，不符合機房選址規(guī)范。經(jīng)與會展方多次協(xié)調(diào)，同意將水消防管改道至機房外，強電、弱電線槽因已布放電纜，信號控制線等無法拆除，結合具體情況，運營商聯(lián)合合作單位提出3種方案。

表5示出的是深圳國際會展中心南區(qū)機房建設方案比選。

通過對比分析討論，運營商及運營商合作單位一致通過方案2 的設計思路，符合運營商機房選址及建設規(guī)范。

表5 深圳國際會展中心南區(qū)機房建設方案比選

3.3 BBU 基帶池集中設置下的空調(diào)制冷設計難點及策略

傳統(tǒng)5G 業(yè)務匯聚機房，2G/4G/5G BBU 集中放置，每個2G/4G/5G BBU設置為一組，通常機房放置數(shù)量不超過7組，空調(diào)的配置普遍為2～3臺3匹空調(diào)。而針對BBU 基帶池集中設置的情況，空調(diào)的配置則需準確計算。根據(jù)空調(diào)配置計算原則：制冷量=設備功耗（kW）×1+0.15（kW/m2）×機房面積（m2），本項目中，機房直流設備功耗89 kW，機房可使用面積126 m2，計算所需制冷量為108 kW，需配置3 臺（2 主1 備）60 kW 制冷量的精密空調(diào)。由于機房受各方面的條件制約，無法安裝精密空調(diào)室外機，且機房面積較小，也無足夠空間安裝精密空調(diào)室內(nèi)機，故用11 臺普通分體式的5P 風冷型空調(diào)代替（9主2備），空調(diào)室外機直接安裝于機房外墻及機房附近的墻壁。

3.4 機房外市電引入的設計難點及策略

傳統(tǒng)的業(yè)務匯聚機房外市電容量一般為35 kW，而經(jīng)計算該機房需要320 kW 的電力容量，是傳統(tǒng)機房的9倍多，工程實施習慣于標準化的建設模式，相較于電力容量300多kW 的非常規(guī)場景，對于電纜的設計選型提出了較高要求。由于會展中心無法提供一路320 kW 的電力容量，改為從2 個不同的接火點分別引接2路市電，市電1 為120 kW，從走道配電柜回路1 引接，市電2 為200 kW，從低壓配電室配電柜一個400 A 抽屜柜引接。通過電纜線徑選型計算，市電1 需要1 條4×95+1×50 的電纜，市電2 則需要1 條4×240+1×20 的電纜，考慮敷設的難度，市電2 改用2 條4×95+1×50 的電纜并接使用。通過新架設的鍍鋅橋架敷設，在3 條電纜同路由匯集處區(qū)域改用較大規(guī)格橋架架設至機房配電箱、配電柜。接火點處配置符合變比的電流互感器、電能表進行計量。

3.5 機房市電分配的設計難點及策略

由于本機房2 路市電，一路120 kW（雙電源），一路200 kW（單電源），機房用電設備較多，如何合理分配電力方案對于提高通信系統(tǒng)穩(wěn)定性具有很大的影響。按照保障優(yōu)先性原則，會展周邊的宏站2G/4G/5G BBU 及傳輸設備優(yōu)先使用業(yè)主自有固定油機保障的120 kW 雙電源，10 臺5P 空調(diào)、展館內(nèi)室分系統(tǒng)的BBU、展館間的微小站系統(tǒng)BBU等則使用200 kW 的單電源。

3.6 電源配套的設計難點及策略

電源系統(tǒng)要求安全可靠，根據(jù)當前計劃安裝的BBU 及傳輸設備數(shù)量，預留足夠的供電端子。普通5G業(yè)務匯聚機房，一般1 套600 A 組合式開關電源，1 000 Ah鐵鋰蓄電池組即可滿足要求。而該項目中，無線設備及傳輸設備直流功耗為89 kW，設備電流為1 854 A，電源配套的配置設計較復雜，增大了電源配套設備的設計難度。按照無線設備備電時長2 h，傳輸設備備電時長5 h 計算，需至少2 套2 000 A 的分立式開關電源，考慮項目集采設備配額及外市電為2 路市電引入的緣故，改為配置6 套600 Ah 組合式開關電源，5 500 Ah的鐵鋰蓄電池組。

3.7 室分RRU安裝的設計難點及策略

本項目中，GSM RRU 數(shù)量共有42 臺，主要對會展南區(qū)地下室負一層、負二層進行覆蓋，單臺功率500 W，總功耗21 kW。由于弱電井的空間及電力情況、會展所能提供的安裝位置等各種因素制約，室分GSM RRU 的安裝設計成為難點。RRU 安裝于機房內(nèi)，則對機房的制冷帶來更大挑戰(zhàn)，安裝于機房外墻，則對機房旁的車位的整體美觀帶來視覺沖擊。RRU 采用何種供電方式，也同樣影響著機房的電源設計方案。經(jīng)綜合計算及評估，決定采用交流供電方式（RRU 配電箱從配電柜一個63 A 3P 回路引接，配置42 路16 A 單相輸出），相比直流供電方式，減少了開關電源、蓄電池組的投資。將RRU 統(tǒng)一安裝于機房外墻，降低機房內(nèi)的制冷需求，減少空調(diào)數(shù)量配置。同時，采用鋁合金百葉裝飾，結合圖案繪制的方案進行美化處理，契合地下室環(huán)境要求。

4 結束語

為保障公共建筑網(wǎng)絡覆蓋需求，運營商通過機房配套與傳輸光纜同期施工，申請外電引入后安裝傳輸配套，開通傳輸和BBU，通過拉遠光纜實現(xiàn)整站開通。但機房建設因其承載無線和傳輸設備，成為網(wǎng)絡建設核心。公共建筑通過預留機房模式，有效保障網(wǎng)絡建設。對深圳國際會展中心5G 業(yè)務匯聚機房設計難點及對策的分析，可對其他公共建筑機房建設提供借鑒。