5G基站设备的物理特性和工程特点介绍

工信部下发5G商用牌照后，我国运营商已开始在全国范围内大规模开展5G工程建设。11月1日，我国正式商用5G网络。经过几个月建设，运营商逐步发现了在5G基站建设中存在很多问题亟待解决，不能照搬LTE时代的建设模式，而要根据5G网络的新特性进行组网的全盘考量。在基站高速度、高质量建网的同时，要注意合理规划设计网络、减少基站配套改造内容、降低对现网质量的影响。

为了满足5G三大特性（eMBB、uRLLC、mMTC）的需求，以达到智慧城市、远程医疗、无人驾驶等新场景的应用需求，合格的5G网络覆盖必然需要部署更多的基站，必然带来基站共享率的大大提升，这进一步加剧了5G基站建设的困难程度。

笔者调研某一线城市无线基站配套情况如下：93%站点电源存在外电不足、整流不够、空开容量太小等电源问题；92.5%站点天馈需二次改造，要进行天线整合、杆体改造、新增杆体；25%的租用机房站点无法直接安装BBU，75%的一体化机柜无空间新增BBU。

综合以上因素可以基本判断出，约有96.2%的站点需开展配套改造工作，这将给当前5G建设带来很大的工作量。

5G基站建设面临的挑战当前5G设备具有重量重、功耗高、传输资源消耗多等特点，在5G配套改造过程中会面临一系列挑战。在工程建设中，需熟悉这些限制条件，做好规划。具体分析了三大主流设备厂家现阶段5G设备的特性及与4G设备的对比情况见表。

分析对比数据后可以发现，5G设备物理特性和工程特点如下。

•重量重。5G AAU集成了RRU和大规模MIMO天线，主流天线集成了64TR的196阵子，重量达40~47kg，普通抱杆承重要求不高于47kg，5G AAU需要单独抱杆，这给天面空间带来压力。

•功耗高。典型的一套5G宏基站包含1个BBU+3个64T64R的AAU，功耗约为3.5kW，是4G基站设备功耗的2～3倍。为满足5G设备供电需求，现网大量基站需进行机房外电和室内电源的改造。

•传输资源消耗大。5G基站前传典型的需要3对25G纤芯，后传需要1对纤芯，给传输组网和设备替换更新带来了压力。

•租金电费高。增加一套5G，系统运营商将增加30%的铁塔租金，如果需要对外电和其他配套进行改造，租金将进一步提高。5G设备的高功耗也给电费成本带来巨大压力。

5G基站建设的思路探讨5G基站建设的传统思路5G建设前期，为快速有效建站，各大运营商都在积极抢占机房电源、机房空间、天馈杆体资源，谁动作快谁就占优，谁就能在5G工程建设中力拔头筹。基站资源并没有得到统一合理协调，造成重复建设和改造，这种无序建设导致整体工程进度严重滞后。

运营商当前的建站策略延续了4G时期的经验，一般从机房电源、机柜设备安装空间、天面安装空间、替换更新传输设备等几个关键点来开展5G配套改造工作，遇到电源容量不足就扩容，遇到天馈紧张就新增或改造杆体，遇到机房安装空间不足就将4G/5G BBU融合，遇到传输资源不足就新增或改造光纤资源等。

这些配改工作毋庸置疑是可以解决当前建设存在的问题的，但在实际实施过程中会遇上各种困难导致建设进展缓慢，如不同专业、不同工种的施工单位多次进场，造成物业协调进场困难，由于新增设备，容易就物业费产生新的纠纷等。据实际调研分析，导致工程进展滞后的因素中物业协调原因超70%；新引入一条外电施工周期长、报建困难、费用昂贵；铁塔部门就三大运营商5G改造或新增资源协调困难，往往就资源占用问题反复沟通无果；一体化柜大面积使用造成了新增5G BBU困难，将4G/5G BBU融合在一起，需进行割接断网工作，这对现网会造成极大影响，各方面协调困难，作业周期长。

5G基站建设的新思路5G基站建设涉及到电源、安装空间、天馈、传输等内容，同时应兼顾改造施工周期、成本、现有网络影响及后续扩容，在满足进度、成本、质量的同时完成既定的5G配改任务。在基站建设的传统思路中，常规配改方案进展缓慢，可以采取新的思路和工作方法取得突破。

（1）机房建设新思路

5G网络有3种部署方式：C-RAN、D-RAN、CU云化部署，如图1所示，其中现阶段采用CU/DU合设的方式，主要是C-RAN（集中式）、D-RAN（分布式）两种方式，后期依据5G的发展采用CU云化部署这种灵活架构支持多种业务需求。

图1 5G网络3种部署方式

D-RAN利用原有分布式物理形态部署，采用上述传统方案进行配套改造工作，施工周期长、进展较慢、费用高，同时BBU间协同处理能力弱，后期升级至CU云化部署需二次改造。

C-RAN可以集中多个BBU，一次性解决周边若干站点机房改造问题，实现快速部署，费用低。同时多个BBU间协同处理能力强，综合成本低，有利于后期升级至CU云化部署架构，无需二次改造。

C-RAN可采用运营商自有物业集中机房，称为小C-RAN，一般可集成4~8个BBU；也可采用传输汇聚机房，称为大C-RAN，一般可集成6~15个BBU，通常优先选择大C-RAN建设，其次选择小C-RAN。

在进度上，采用C-RAN自有机房无需物业协调进场施工，大大缩短工期，同时减少了机房内、外电的改造内容，进一步缩短了工期。

在成本上，C-RAN采用自有机房，无需向铁塔支付租金，并可逐步将周边2G/4G BBU整合进来，2G/4G BBU集中搬迁后的空置机房，能够退租退费的基站机房，应尽快完成退租，降低租赁和维护成本，对于暂不能退租的独享基站机房，可考虑关闭部分或全部空调，降低电费支出。

在质量上，C-RAN中多个BBU间协同处理能力强，容易实现载波调度功能。

在传输资源上，C-RAN可用无源波分复用等新型传输方案，可大大节省纤芯资源，降低成本。

现网中并不是所有站点都能集中到C-RAN机房中，也不是所有站点采用D-RAN方式进展就慢。因此5G机房采用C-RAN与D-RAN相结合建设模式，统筹兼顾，因地制宜选择最合理的方案，即具备条件优先上C-RAN，不具备条件上D-RAN。

（2）天馈电源改造新思路

对于采用D-RAN建设的站点，由于机房电源改造已完成，AAU电源可直接采用直流方案，即AAU直接从机房取直流电。对于采用C-RAN建设的站点，由于现场无机房，可以现场安装简易电源供电，对于一些不重要的站点，为节省成本可采用交流方案，直接使用业主天面的市电，采用交转直模块实现AAU电源供给，如图2所示。

图2 AAU供电方案

（3）天馈杆体改造新思路

由于电信和联通宣布共建5G网络，其5G频谱又相邻，因此可共用一套AAU。考虑抱杆承重问题，5G AAU建议采用独立抱杆建设方式。

移动获得FDD牌照后，已全面大范围开通了FDD网络并反向开通GSM制式，原本吸收容量最大的TDD-D频已显得不是那么重要，再加上D频和移动5G频谱容易发生混叠，对于开通了FDD的站点，应加快对原D频的移频甚至清频，利用移频后天线空出抱杆安装5G AAU，使4G D频和5G共用AAU天线。当前站点D频开通率很高，因此无需经过复杂的天馈改造就可实现4G和5G天馈融合。

对于需要通过天线整合腾挪抱杆或新增抱杆的场景，需综合考虑投资与成本因素，优化配置，在不影响网络质量的情况下，选择投入较低、改造简单的天馈建设方案。几种经过实际验证可行的方案如图3所示。

图3 天馈改造方案

总结随着5G正式商用的临近，5G工程建设前期采用了前代移动网络建设中的传统思路展开配套改造，受实际工程中技术上、经济上等多方因素的制约，目前在总体进展上显现出一系列瓶颈。为此，需对这些情况进行分析总结，加以改进，做出科学谋划，否则将会在传统建设思路上消耗极大的资源而无法取得预期成效。通过分析造成工程进度慢、费用超支、网络质量受影响的传统建设方案的因素，提出更加可行的5G基站建设模式、电源选择方案、天馈杆体改造等工程建设新思路，实现5G建设的降本增效。5G投资规模巨大，运营商在基站配改过程中应尽量利旧原有基站资源，采用新的建设思路，最大程度地实现快速高效的5G网络部署。