戴海兵 陳愛勇
【摘要】 針對基站選址建設協(xié)調困難這一困擾通信運營商的普遍問題,本文探討了將基站建設與城市內遍布的路燈桿進行結合的具體方案。文中對路燈桿與基站建設融合的關鍵技術進行了深入研究,對效益進行了全面分析,在實際場景中進行了運用并取得良好的預期效果。
【關鍵詞】 路燈桿 基站 建設 室外機柜 組網(wǎng) 4G
一、引言
隨著4G牌照的發(fā)放,各通信運營商均在大力推進4G基站建設。但伴隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展進步,百姓越發(fā)關注自身健康,大眾對通信輻射存在普遍誤解,造成基站建設垃圾箱效應凸顯。人們越發(fā)依賴于通過移動通信基站與外界溝通交流,卻極希望自己所生活的社區(qū)房舍遠離移動通信基站。與此同時,隨著經(jīng)濟建設的快速推進,土地資源已非常稀缺,往往通信運營商規(guī)劃站址,土地征用卻極其困難;即使站點與業(yè)主談妥允許建設,但周圍居民在基站建設過程中百般阻攔,也會給基站建設增添變數(shù)。
建站難,難建站,已是近年來各通信運營商共同的難題。同時,由于4G網(wǎng)絡頻段較高,對障礙物的繞射和穿透能力弱,兩個基站之間的距離不能超過400米。換句話說,每隔400米即需布置一個4G基站。如此高的密度,在僻靜的局部地區(qū)尚有可能,然而在熱點區(qū)域,周圍居民集中,征地及建站必然遭到強烈干擾和抵制,如何將大量的基站建設下去,是擺在通信運營商面前的共同難題。
二、可行性分析
為了提升網(wǎng)絡覆蓋質量,解決道路場景的基站建設,同時將基站塔體融入到現(xiàn)場環(huán)境中,并達到與環(huán)境的和詣統(tǒng)一,各大通信運營商對道路覆蓋基站解決方案存在迫切的需求。
路燈,在城市的每條大街上每隔35米左右即裝有一個。這可以作為非常寶貴的基站站址資源,運營商可結合現(xiàn)網(wǎng)的基站分布選擇合適的路燈桿位置,將原有的路燈桿替換成滿足通信需求的路燈桿體,采用分布式基站建設模式建設通信基站,既保持原有的城市景觀照明,又解決通信基站落地的難題。
通信基站與路燈桿結合的前提條件是當前基站無線主設備主要為BBU+RRU的分布式基站設備,與傳統(tǒng)無線主設備相比,可以無需機房;其次是目前可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)機房的室外一體化機柜,該項要求也已具備大規(guī)模使用的可行性。
三、關鍵技術方案
通信基站與路燈桿相結合是一種全新的模式,需要基于現(xiàn)有的資源,充分分析路燈基站的特殊性,在現(xiàn)有的設備選型、組網(wǎng)方案等基礎上進行創(chuàng)新。
3.1 路燈基站原理
路燈基站包含三大要素:路燈桿體+室外機柜+集束天線,如圖1所示。
3.1.1 路燈桿體
將移動通信桿體功能需求和路燈桿體功能需求相結合,制定通信路燈桿體綜合需求:(1)桿體預留法蘭孔。a、距桿體頂端1米處預留尺寸為50mm*70mm的后期網(wǎng)絡擴容走線法蘭孔;b、燈頭支臂下方0.5米桿體處預留尺寸為50mm*70mm的路燈監(jiān)控走線法蘭孔;c、距桿體下端2.5米處預留尺寸為100mm*120mm的電表箱走線法蘭孔;d、燈頭支臂上方0.5米桿體處預留尺寸為50mm*70mm的GPS走線法蘭孔,同時預留GPS天線固定抱箍;e、距桿體下端0.6米處預留尺寸為130mm*350mm的路燈操作維護法蘭孔;f、所有預留法蘭孔均需封閉、可拆卸;(2)塔腳錨栓螺母強度性能為8.8級,雙螺母。地腳螺栓標準:15米路燈桿法蘭盤700mm,6根直徑42mm,長1500mm;20米路燈桿法蘭盤700mm,6根直徑48mm,長1500mm。(3)桿體基礎朝機柜側預留2根內徑60mmPVC管+1根內徑40mmPVC管。(4)塔型設計時考慮設計基本風壓為0.45kN/m2;頂部集束天線不大于φ300X2000;集束天線底部法蘭尺寸為:φ100/φ200(3φ150.6±0.3長圓孔);集束天線重量不大于40Kg。
3.1.2 室外一體化機柜
結合路燈基站實際設備情況,對普通室外一體化機柜進行改造,形成適合路燈基站使用的“胖路燈機柜”和“瘦路燈機柜”。
(1)胖路燈機柜:920*920*1700mm,適用于路燈桿邊上有較大面積綠化帶或隱蔽空地,如圖2所示。
(2)瘦路燈機柜:700*650*1750mm,適用于路燈桿邊上無綠化帶空地或有較小面積綠化帶空地,如圖3所示。
通過對普通室外一體化機柜的改造,形成尺寸較小、滿足RRU安裝的路燈機柜,更加適合路燈基站建設的場景需求。
3.1.3 集束天線
考慮路燈桿特殊桿體結構及使用場景,傳統(tǒng)的板狀天線無法使用,故考慮使用多小區(qū)集成度高的集束天線。
根據(jù)網(wǎng)絡實際需求,集束天線按照扇區(qū)數(shù)量分為三扇區(qū)和二扇區(qū);按照頻段分為2G/TD雙頻集束天線和LTE集束天線。
路燈桿基站集束天線安裝在路燈桿頂端,集束天線外觀及顏色與周邊路燈桿保持一致,避免天線直接裸露安裝,隱蔽性好。此外集束天線的天線增益可達到15dbi左右,與傳統(tǒng)基站天線增益相仿,可以很好的解決路燈桿基站周邊道路的覆蓋。
三扇區(qū)與二扇區(qū)集束天線外形見圖4:
3.2 組網(wǎng)方案
3.2.1 組網(wǎng)策略
采用集束天線,分兩扇區(qū)、或三扇區(qū)分別向兩個或三個方向進行覆蓋,同一位置上的兩面天線合并成一個小區(qū),進行補盲覆蓋及吸收熱點地區(qū)的話務量。在十字路口或路中間,在相對或者對角的路口分別一根路燈桿,分別用來做DCS&TD、LTE系統(tǒng)的覆蓋,主要的覆蓋需求分為孤點覆蓋、線狀覆蓋和面狀覆蓋,如表1所示:
路燈基站采用集束天線,天線通過饋線連接到RRU與RRH合路后的功分器,采用燈桿安裝方式,一個單通道RRU可以通過功分器連接集束天線的兩面天線,這樣,一個燈桿處需要一個RRU、兩面天線。為了減少市民關注度,RRU與RRH選擇放在燈桿的下面或燈桿旁邊,用室外機柜來偽裝RRU。各RRU之間可采用星形方式組網(wǎng),獨立站點完成覆蓋。
BBU一般采取光纖拉遠方式,可放置在附近宏站或室內覆蓋的機房內,通過光纖連接到最近的RRU。
3.2.2 單站建設組網(wǎng)方案
因路燈基站同時存在2G/TD/LTE需求,優(yōu)先把2G的SUMX下沉安裝到2G/TD的室路燈機柜中,TD的BBU和LTE的BBU拉遠;路燈基站外市電和傳輸只到其中的2G/TD路燈機柜,LTE路燈機柜的電和傳輸通過光電復合光纜從2G/TD路燈機柜引接;如果該路燈基站只有LTE需求,那么LTE的BBU下沉安裝到路燈機柜中,外市電和傳輸正常接入LTE路燈機柜。這樣既可以利用機柜的干接點監(jiān)控,又能減少路燈基站的設備功耗,降低市電引入難度。
3.3 路燈美化
路燈是城市環(huán)境的重要組成部分,不僅僅是照明工具,更是一種藝術形式,與周圍環(huán)境友好協(xié)調、有機融合是建站避免民擾的關鍵因素。設計、建造優(yōu)美和諧,將通信設備或機柜融入或隱藏其中,既美化環(huán)境,又兼具照明和通信功能的路燈是路燈基站的目標任務。隨著技術進步,基站設備越來越小,將其隱藏至優(yōu)美的偽裝機房、路燈桿體是完全可行的,再加上燈桿的美化設計,居民是會完全接受這樣的城市藝術景觀的,民擾就可以順勢化解,如圖5和圖6所示。
3.4 建站模式
傳統(tǒng)建站模式,是網(wǎng)絡運營商自己或代理在規(guī)劃建站區(qū)域直接業(yè)主協(xié)調建站征地事宜,全面協(xié)調建站事務。這種模式,需要運營商全面把控,牽扯太多精力不說,隨著時代變化,越發(fā)顯示其有諸多弊端,首先業(yè)主漫天要價,再者周圍民擾不厭其煩,規(guī)劃站址長期得不到落實,而且還經(jīng)常遭到該區(qū)域周邊居民通信信號差的投訴。隨著現(xiàn)代服務業(yè)的蓬勃發(fā)展,專業(yè)的談點公司或第三方建站公司都應運而生,通過第三方建站公司或通信業(yè)務供貨商全面協(xié)調建站事宜,全面完成后向通信運營商交鑰匙的建站模式。術業(yè)有專攻,專業(yè)公司有其專業(yè)性,有其解決問題的特有資源和有效手段,難建站點采用如此模式必然大幅度減少。
四、效益分析
路燈基站與綠化帶基站,建設模式相近,均為室外機柜+景觀塔/路燈桿,適用場景相似,但是與綠化帶基站對比,路燈基站建設成本降低60個百分點,建設周期減少3天,具有較大優(yōu)勢。
4.1 建設模式對比,如表2所示
4.2 建設成本對比,如表3所示
4.3 建設周期對比,如表4所示
五、實施效果
南京移動率先對路燈基站的建設進行試點,目前已完成首批站點的安裝開通工作,解決了江南明珠小區(qū)、紫園小區(qū)等10處長期信號弱覆蓋點,實現(xiàn)了環(huán)陵路等8處重要道路TD連續(xù)覆蓋,同時解決了6路、37路、59路等13條公交沿線LTE疑難站點建設。根據(jù)南京網(wǎng)絡現(xiàn)狀,針對多年未選址成功的弱覆蓋區(qū)域,規(guī)劃了100個路燈基站用以解決移動用戶長期投訴熱點區(qū)域。建設完成后預計將有效解決軍區(qū)司令部大院、奧體中心居民區(qū)、西康路省委家屬樓等176處長期弱覆蓋點,同時為后期LTE建設預留資源,以便于后期LTE建設工作快速部署。
實際建成的路燈基站如圖7,8所示:
六、結束語
隨著2G&TD網(wǎng)絡運營發(fā)展及LTE大規(guī)模建設,傳統(tǒng)基站建設模式已經(jīng)不能滿足移動通信網(wǎng)絡發(fā)展需求,路燈基站建設模式在一定程度上降低加快網(wǎng)絡建設難度,解決網(wǎng)絡深度覆蓋問題:(1)移動2G&TD用戶爆發(fā)式增長,網(wǎng)絡底噪抬升,弱覆蓋區(qū)域不斷增多,使用路燈基站可以解決網(wǎng)絡弱覆蓋,加強網(wǎng)絡的深度覆蓋;(2)LTE大規(guī)模建設即將到來,城區(qū)基站選址難度日益加大,采用路燈基站建設模式可以有效解決基站選址問題,推進LTE網(wǎng)絡建設步伐;(3)路燈基站成規(guī)模建設后,可以為后期城市室外WIFI覆蓋做好前期配套資源儲備,降低后期“無線城市”的建設難度。