從5G到基礎設施改造

隨著5G時代大幕的拉開，各國都在積極進行本土化的部署，從頻段拍賣到組網布局，再到基站改造、測試與試用，中國首次站在了移動通信發展的最前沿。

大家都知道5G建設的一大難題就是巨額資金問題，而頻率是移動通信網絡發展日益稀缺的寶貴資源，5G商用、頻率先行。

近一年內國外頻譜拍賣進行得如火如荼，其中意大利以700兆赫、3600－3800兆赫和26兆赫的頻譜拍賣成交，為政府創造了74億美元的巨額資金收入；瑞典的700兆赫頻譜拍賣籌集了28億瑞典克朗（3．1億美元）；澳大利亞在3．6GHz頻段的拍賣籌集了8．53億澳元（6．04億美元）；美國在24GHz和28GHz頻段的兩次拍賣共籌集了27億美元。

縱觀歐美發達國家的5G頻段拍賣價格，對比18年中國發改委、財政部聯合發布的《關于降低部分無線電頻率占用費標準等有關問題的通知》，通知中指出對5G公眾移動通信系統頻率占用費標準實行“頭三年減免，后三年逐步到位”的優惠政策：

自5G公眾通信系統頻率使用許可證發放之日起，第一年至第三年（按財務年度計算，下同）免收無線電頻率占用費；

第四年至第六年分別按照國家規定收費標準的25％、50％、75％收取無線電頻率占用費；

第七年及以后按照國家規定收費標準的100％收取無線電頻率占用費。

這一政策的出臺，無疑是對我國領先5G商用落地裝上了一個強勁的加速器，給移動運營商們減輕了頻段使用帶來的負擔，將資金、精力集中投放到5G通信的基礎設施改造、建設與覆蓋上來。

大家千萬不要以為5G改造的費用對運營商來說只是小case，畢竟這是個一旦布好網絡就是個一本萬利的行業，其實不然，據通信行業協會（GSMA）預測，到2025年，中國通信運營商的5G投資將超過1萬億元，這也是近期電信與聯通合建基站，抱團取暖的原因。

基礎設施新建成本高——引入NSA架構

4G網絡如今的成熟初露，當年基站建設可是花了不少錢，難道因為5G的強勢來襲就要全部廢棄嗎？豈不是“勞民傷財”。

回答：當然不是這樣！

首先由于頻段的各自優勢：4G頻率低、波長長、衍射能力強、能量稍弱，5G頻率高、波長短、衍射能力差、穿透力和能量強，因此4G將會和5G并行運行，而不是5G替代4G。

其次，在5G發展的初期，無法做到短時間的高覆蓋率，尤其是核心網的建設方面，因此5G還離不開4G獨自工作。

細心的網友又要提出疑問：什么是核心網呢？

核心網位于網絡子系統內，主要作用把A口上來的呼叫請求或數據請求，接續到不同的網絡上，主要涉及呼叫的接續、計費，移動性管理，補充業務實現，智能觸發等方面。

移動網絡除了核心網還有什么其他重要的組成部分？

與核心網相對應的是接入網，而對接入網的界定是：一切連接用戶設備終端（UNI）與服務商終端（SNI）之間的網絡都可以稱為接入網，比如無線基站其實就是無線接入網的一種。

大家了解了什么是核心網和接入網，也就能很清楚的理解什么是非獨立組網NSA架構和獨立組網SA架構了。

在5G通信NSA建設初期，它與SA的主要區別是核心網是問4G借用的。

為什么要采用這種方式呢？因為“窮”啊，不止是金錢，還包括時間。

首先來傷傷感情——談錢

據Heavy Reading預計：全球移動運營商5G資本支出總額預計將從2018年的低基數快速增長，到2023年全球將達到近880億美元。屆時，它仍將處于強勁的上升軌道，全球5G的推出將如火如荼。即使是早期安裝5G的市場，也將在未來幾年增加站點，以提高覆蓋率和容量。如此反拋物線式的資金投入增長，若伴隨零產出，無論哪個運營商都是吃不消的。

再來談談金錢都換不來的時間

在5G基礎設施建成的路上少不了人工智能、物聯網、大數據、云計算的相隨，相互磨合式的成長可謂是相輔相成，一旦脫離了實際應用的5G就會走入歧途般的擺設狀態。誰都不能等誰幾年，因此從NSA向SA演進式的發展是歷史的選擇。

5G組網演進之路

運營商一邊建設、一邊測試、一邊收錢，這種滾動的循序漸進的方式具體是什么樣子的呢？看了下面一張圖大家就都明白了。

5G組網漸進路徑

如圖可知，NSA的建設不是一步到位的，它起到一個承上啟下的作用，因此也是在不斷調整的一個過程中，困難重重，任重而道遠。

首先，網絡升級改造量大。基于4G核心網的NSA組網向SA網絡升級，網絡需要頻繁改動，基于5G核心網的NSA組網向SA網絡升級，需要對4G基站進行增強，升級改造工作量比較大。

其次，不同廠商之間的互聯互通問題，資深通訊工程師認為：“從理論上來說，NSA組網模式下，基于3GPP標準協議，異廠商的4G基站和5G基站可以兼容。但是在實際建網過程中，異廠商的4G基站與5G基站的兼容性比同廠商的兼容性要差許多?！北热缭趯嶋H部署過程中，因為用戶面承載在5G基站上、控制面承載在4G基站上，經常會出現用戶面與控制面沒有協調好的情況，這將直接導致用戶掉網，而一旦出現問題就需要兩個設備商的工程師聯合測試才能夠解決，這非常費時費力。

再次，小區切換時，用戶體驗欠佳。采用NSA組網模式，用戶在移動過程中，NSA組網的網絡切換時間較長，用戶的網速下降感覺比較明顯。例如，對于用戶從一個區域移動到另一個區域的場景，采用SA組網，只需要兩個5G小區交互；而采用NSA組網，則需要兩個4G小區交互和兩個5G小區分別進行交互，這樣會導致網絡切換時間較長，從而帶來不好的用戶體驗。

最后，設備功耗是大問題。從目前來看，NSA組網能耗較高，同時承載4G基站和5G基站務必會增加基站側的能耗，增加電力成本。同時，對用戶來說，目前僅支持NSA模式的5G芯片（高通X50）的終端，其功耗也相對較高，且終端非常容易發熱。

問題有多少，運營商和政府都必須一個一個克服，未來是屬于5G的世界，只管埋頭苦干，從基站的新建與改建開始。

混合組網架構下的基站改造重點與方法

中國電信四川公司網絡運營中心工程師王邦安表示：5G屬于中高頻段，以中國電信獲得的3．5Hz為例，其宏基站信號覆蓋半徑約250米—500米，室分覆蓋半徑約15米—50米，覆蓋范圍小，對墻體、地板尤其是鐵門等固體障礙物的穿透能力減弱，因此5G基站的數量需求遠超4G基站。

國家工信部透露，三大運營商今年將建設5萬個5G基站。據悉，預計明年三大運營商新建5G基站數將大大增加，初步估算將至少為68萬個。

這些基站將被安裝到哪里呢？

5G深度覆蓋須深挖共享潛力：大到通信鐵塔，小到路燈桿、監控桿，統統可以成為5G基站的據點。

鐵塔方面

中國鐵塔董事長佟吉祿表示，中國鐵塔目前已經接到運營商關于5G基站的建設需求6．5萬個，今年建設主要是通過現有的鐵塔改造來實現的，中國鐵塔預計全年會接到10萬個基站的建設需求，隨著5G更大規模的布局，一定會有更多新建的出現。到時候，不只是已有197萬存量站址將為運營商提供5G基站站址選擇，中國鐵塔儲備的社會桿塔資源站址庫，包括875萬路燈桿、監控桿，超過350萬電力桿塔，以及33萬物業樓宇，也將為5G基站低成本快速布設奠定基礎。

（中國鐵塔公司在微笑：來吧，大單砸過來，我們收費很便宜，每月鐵塔租金750元美金，美帝國鐵塔租金可是要2000美金／月呢?。?/p>

市政方面（路燈桿、監控桿）

多個城市已經率先發布了5G產業發展行動計劃，比如廣西在5G基站規劃編制方面明確指出，將5G基站建設規劃納入國土空間規劃、市政基礎設施專項規劃，把5G網絡站址、機房、電源、管道和天面等配建空間同步落實到國土空間詳細規劃、城鄉住房建設規劃、交通設施規劃中。在大力推進社會資源共享方面要求區內各級政府機關、企事業單位、高等院校、醫院等所屬建筑物、構筑物，高鐵（紅線內）、高速（紅線內）、地鐵（紅線內）、機場航站樓、交通樞紐站等公共交通設施，橋梁、公園景區、公共綠地及管道等市政公共設施，各級國有機構建設的桿塔資源向鐵塔公司及基礎電信企業免費開放，為5G網絡設施部署提供便利。

共享設施均需改頭換面？

鐵塔、路燈桿、監控桿這些未來可以充當5G宏基站據點的功能不是與生俱來的，它們都需要一定程度的改造，改造主要內容包括機房、天線、電源、綜合布線、管道部署等。

對于通信鐵塔而言，改造升級塔桅、電源、機房等配套設施，解決5G對低功耗的要求，支撐5G快速共享是即將面臨的工作任務。

對于路燈桿、監控桿，改造升級的目標包括機房、天線、電源、綜合布線、管道設施，其中解決供電問題，是重中之重。

下面針對鐵塔的改造進行深入的分析：

基站改造需求分析

（1）機房空間需求

由5G的無線網絡三層架構可知，對機房的空間需求主 要體現在CU／DU的尺寸、安裝工藝及其集中度大小。根據現階段主流廠商的數據來看，目前5G的CU／DU尚處于一體 化狀態，即現在商用的4G BBU形態，其大小與4G BBU一致。從標準化和模塊化的思維來考慮，后期的CU和DU從形態上不會相差很大，暫時按BBU大小來等同考慮。 考慮到目前各運營商的傳輸機房均為自有產權，故大型的DU和CU集中機房尚不在中國鐵塔考慮的范圍內，而對于個別小型DU集中機房，以3～5個站點為例，機房只需要提 供2～3個DU的安裝空間即可滿足。

（2）電源需求

現階段主流廠商單個5G 64T64R的AAU功耗約為1000W， 5G CU／DU一體化狀態功耗約為300W，5G設備的功耗相比4G有了明顯提高。以主流站型S111拉遠配置為例，新增一個運營 商的5G站點需增加功耗3000W，如果是多家運營商共享站點， 功耗將會成倍增加。

（3）塔桅需求

現階段5G AAU的寬度與4G 800MHz 4端口天線基本相接近，長度有所縮小，厚度有所增加，重量上AAU與4G 8端口天線和RRU合計重量接近。對于鐵塔來說，其主要的負荷來自迎風面的增加，特別是考慮到多家運營商共享時，需統籌考慮平臺使用情況和鐵塔風荷。

基站改造方案分析

（1）機房改造方案

針對機房來說，涉及到機房空間的需求主要是兩部分：一是DU本站放置或DU集中于基站機房；二是電源不滿足需要時需新增電源或蓄電池組。

若本站為拉遠站點，則無需考慮DU的安裝空間需求。

若本站為普通站點，即有一個或以上運營商的DU安裝于本站，則根據共享情況和其他幾家運營商的DU配置方案，按單個DU占用3U安裝空間進行計算，需要1～9U的安 裝空間。若現有綜合柜存在相應的空間，則直接利舊，否則需要考慮預留綜合柜的安裝空間。

若本站為DU小集中站點，則根據DU的配置情況，需要6～27U的安裝空間。此類站點，推薦直接新增綜合柜。

開關電源和蓄電池組則根據新增5G系統數、設備功耗 和蓄電池供電保障時間來核算是否需要額外新增，從而確定空間需求。

由于總功耗大量增加，還需要對空調制冷能力進行核算， 以保證機房的通風降溫能力。

（2）電源改造方案

在現有站點新增5G設備時，電源負荷是其中一個非常重要的考慮因素。由現階段主流廠商的設備參數可知，單個 AAU功耗約為1000W，CU／DU一體化形態功耗約為300W，單個DU按200W考慮，當本站點存在一家或多家運營商5G設備時，功耗和電池需求如下：

以某省為例，某機房站點的開關電源額定容量600Ah、配置容量200Ah，蓄電池組500Ah×1，在保證3h斷電保障時間的情況下，除個別現網2G／3G／4G系統負荷較低的站點，可勉強滿足一家運營商新建5G設備，大部分 站點需要替換大容量蓄電池。開關電源則需要根據增加的系統功耗及額外擴容的蓄電池容量進行計算，相應擴增開關電 源模塊，同時對開關電源熔絲和空氣開關進行核實替換，保證每一家運營商的5G設備具備1路100A或160A的熔絲或空氣 開關；對于部分型號較老的開關電源，由于額定容量較低，則需要更換容量高的開關電源。

（3）塔桅改造方案

對塔型、塔高、掛高、天線類型、平臺數、平臺空間、抱桿等進行分類歸并，大致可以分為以下三種情況。

有空余抱桿可以利舊：核算可利舊抱桿數量，能利舊部 分直接利舊，若可利舊數量不能滿足新增的AAU安裝需求，超出部分按無空余抱桿進行處理。

無空余抱桿但有新增條件：核算可新增抱桿數量，用于 安裝AAU，對于不足部分，按無空余抱桿無新增條件處理。

無空余抱桿且無新增條件如下。

改造方法一：若一家運營商存在多個系統天線，可采用 多頻段多端口進行替換，空余抱桿用于安裝AAU。

改造方法二：采用長抱桿替換短抱桿，將AAU和原有 天線統一安裝于長抱桿。

無論是何種改造方式，在確定方案時，均需要對高度、 風荷、承重和天線隔離度等進行核算，避免對鐵塔結構造成 破壞，影響安全性。

混合組網架構下的5G基站改造進程

以一線城市為例，來看看5G基站的改造進程情況。

帝都北京：

北京市通信管理局數據顯示，截至7月底，鐵塔公司已完成建設交付5G基站7863個，運營商開通5G基站6324個，預計到2019年底，全市將建設5G基站超過1萬個。

魔都上海：

上海鐵塔已承接三大運營商1．3萬個5G基站部署，但考慮到實際建設中的困難，上海鐵塔保守預計，今年年底可以完工1萬個基站。目前，上海鐵搭交付的3700個5G基站，三大運營商基本已開通。

妖都廣州：

廣州市工業和信息化局消息指出，廣州正在全力推進5G發展，預計今年底將建成1．46萬座5G基站。據悉，截至6月底，廣州已建成并開通5000座5G基站。廣州市工信局預計，到2021年，廣州將建成5G基站6．5萬座。截止4月，廣州市已建成200多座5G基站，開通了10多個5G實驗場景。

夢都深圳：

深圳市工業和信息化局表示：到2019年底，深圳市預計共建成5G基站1．5萬個，到2020年8月底，累計建成5G基站4．5萬個，率先實現全市5G網絡全覆蓋。截至8月1號，深圳市5G基站已經建成3777個。

總結語

5G堪稱數字經濟的聚寶盆，具有高科技、高投入、高回報等特性，其溢出效應顯著，每投入1個單位，將帶動6個單位的經濟產出，因此成為各行各業追逐的對象。在5G發展的過程中，受到資金與時間的限制，采用NSA和SA混合架構并行發展的模式是歷史的選擇，在這條路上有許多還未解決的問題，技術上的、資金上的、能源上的、用戶層面的，都是運營商們未來需要挑戰的對象。具體發展如何，我們拭目以待！