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首个国内智慧多功能杆国标解读及产业观察

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2022-04-20 09:23
灯杆智慧说

一、 智慧多功能杆《国标》中有关移动通信基站的相关规定

针对移动通信基站,《国标》在杆体配置、移动基站挂载位置、移动基站安装法兰接口、杆体对移动基站的承重、使用功率、应用场景等都作了规定。以下在介绍《国标》内容的内时,也会对地方规定与《国标》存在差异的情况进行说明。

1.1移动通信是主要挂载服务功能

《国标》明确提出,智慧多功能杆的主要挂载服务功能,包括智慧照明、智慧通信(移动通信、公共无线网、物联网)、智慧安防、智慧交通、智慧环保、智慧联动等,确立了移动通信基站是智慧多功能杆的主要挂载设备。

表1 智慧多功能杆挂载服务功能表(部分)


1.2移动通信设备挂载位置

在挂载要求上,《国标》指出移动通信基站及配套设备可按需要挂载在杆体的主杆、副杆或横臂上:

表2 挂载设备与智慧多功能杆部件配置表(部分)

对于安装位置,应安装在顶部或侧面:

5.2.4 杆体顶部宜预留移动基站设备安装接口,移动基站设备应安装在杆体顶部上端或顶部侧面,顶部上端安装通过安装件应直接固定在杆体顶部预留的安装接口上,接口图见附录 A;侧面安装应采用抱 箍式或卡槽式安装,杆体应保障一定的空间用于移动基站设备的安装。

5.2.5 杆体应按需布置出线孔,出线孔应考虑设备线的直径,应配置相应防水设计,预留的移动基站设备出线孔直径应不小于 20mm。

对比已经发布的各地地方规范,深圳则是要求移动通信设备(基站)宜安装在杆体顶部的杆顶仓内,上海的要求同《国标》较为接近,均可以挂载在主杆、副杆和横臂上,不过同时明确了副杆最适宜挂载。全国其他地方的规范,大部分都未明确移动基站挂载的部位,仅说明挂载的高度分层,原因应该是这些规范出台时间较早,在产品和实际案例偏少情况下,就先不做具体的技术要求。

从基站覆盖的角度,基站挂载在副杆上优于主杆,可以提供更远的无线信号覆盖。当道路两侧楼宇较高时,基站挂载于横臂上,横向安装也可为对面楼宇提供更佳的信号覆盖。某些区域如果极限风速较高,考虑基站体积较大,基站就需要挂载于主杆上。《国标》因全国地区环境差异、风速不同,以及现在及未来基站设备型号外观体积不同,需要依据地方具体的要求将基站挂载于副杆、横臂或主杆上,为基站的灵活挂载提供更多的可能性和适应性。

1.3移动通信基站顶端安装接口:

电信运营商使用的移动通信基站设备都来自于华为、中兴、诺基亚、爱立信、信科等几个主设备厂商,多功能杆与移动基站设备之间的安装接口,全国各地的智慧灯杆建设运营单位自然希望有一个统一的参照规范,让设备厂商和建设方在未来相当长一段时间内都“有章可循”,也可以根据每一阶段的市场需求展开规模化的建设,避免日后的变动,保护投资。本次《国标》顺应这些需求,在各编制单位的合作推动下,出台了较为明确的标准:

5.2.4 杆体顶部宜预留移动基站设备安装接口,移动基站设备应安装在杆体顶部上端或顶部侧面,顶部上端安装通过安装件应直接固定在杆体顶部预留的安装接口上,接口图见附录 A;

此法兰接口规范与以前发布的上海、青岛多功能杆规范一致,都是法兰盘六个腰型孔与基站杆顶仓对接,且各参数尺寸也相同,对所挂载的基站设备具备更好的兼容性。而深圳、杭州等地的法兰盘接口标准则采用三个腰型孔的设计,另外江苏等少数省市的地方规范,则仅提到移动基站可采用法兰盘的顶端固定安装方式,全国更多的地标则并无这方面的接口规定。从编者角度看,上海、青岛均是整个市或区采用标准杆体结构设计要求,其法兰盘的接口需求从政策规范的统筹性还是日后满足市场的规模化推广,都更有优势,值得全国仿效,本次《国标》的硬件标准,也与其两地一样,将有利于在全国推广开来。编者也希望并呼吁,后续全国各地的地方规范,已经团体规范,或者较为具体的技术导则或标准等,都能够参照本次《国标》的标准。

1.4杆体荷载的规定:

在杆体荷载能力方面,《国标》要求杆体材质和厚度能满足足够的强度、刚度和稳定性,并设置承载富余,杆体厚度应根据材质和总体荷载等因素进行测算。具体在承重和风荷载方面,都提出了所挂载移动通信基站的参数需求。

其中宏基站要求可挂载大于120KG(按三扇区)的重量,微基站则为大于75KG(按三扇区)。基于目前主流的华为或中兴单扇区5G AAU重量不超过45KG甚至35KG,而微站不到18KG甚至才8KG来看,《国标》的承重要求能够满足目前及未来三个扇区的5G基站挂载,实际上随着设备集成度的提高,其重量还会更轻,因此目前的标准已经充分考虑到未来的市场需求,有利于保护前期基础设施投资。

另外一个荷载要求是风荷载,在实际设计经验中,设备迎风面积对杆体的结构影响和要求甚至比重量更大,目前典型5G 挂载设备尺寸华为AAU是730mm*395mm,中兴AAU是880mm*450m,迎风面积都小于0.4m2,目前部署的典型5G微站华为EasyMacro高度750mm,直径150,迎风面积不大于0.12 m2,,可以看到《国标》在针对宏、微基站的风荷载规定是满足实际需求的。

1.5对供电要求:

《国标》规定,综合箱供电设计应综合考虑各挂载设备的用电负荷,智慧多功能杆的总供电能力应能满足挂载设备的使用需求,主要挂载设备用电功率见附录 C.1。从参考功率来看,目前主设备厂商的5G宏站和微站的功率均基本在所列标准的范围内,宏站普遍在1500W以下,微站400W左右。



1.6对传输要求:

5.4.4 挂载设备的网络传输宜采用光纤传输的方式,预留足够的光纤芯数,支持智慧多功能杆后续更多服务功能。挂载的移动通信基站设备应设置独立的光纤传输,并预留6对(含)以上室外光纤。

在目前国内运营商传输接入层设备已经基本为IP RAN和PTN的情况下,考虑环路保护,一般2对光纤就能基本提供足够的网络带宽,其余光纤带宽资源可提供给各种视频、广播、信息屏及其他业务使用。

汇总以上涉及移动通信基站的《国标》规定介绍,我们将其与几个国内重要省市标准规范做一汇总对比如下,可以看出《国标》多数要求上是充分考虑了基站在硬件标准接口、承重、功率、风载荷和光纤资源上的更广需求的,可促进移动基站在智慧多功能杆上的挂载建设:


二、智慧多功能杆项目建设现状

2.1 全国整体建设情况:

目前,全国有不少城市的智慧灯杆建设已进入有规划的规模化建设的阶段。据对市场的最新统计,截止3月31日,已建项目450个,已建智慧多功能杆(智慧灯杆)接近10万套;正在进行建设的项目222个,在建智慧灯杆超过16万套。

从各省进度来看,截止今年第一季度,整体建设智慧多功能杆套数全省超过1万套的有四川、安徽、河南、广东、上海、湖北、浙江、重庆、云南、北京,其中上海、广东、北京、江苏、浙江已建数量最多,在建数量较多的则是四川、安徽、河南、广东四个省份。

在“新基建”、“新城建”的政策推动下,全国各市目前正纷纷进入全域建设的规划建设高潮,已经开始建设的城市逐渐在扩大建设规模,我们从各地发改委和财政局备案信息来看,更多城市正在规划相应的建设项目。

各省建设现状

2.2智慧多功能杆挂载5G通信基站情况

针对已有统计的全国727个智慧多功能杆项目中,只有293个项目是有建设5G基站或预留5G基站接口的规划。其中仅有32个项目规划有明确数量的5G基站,绝大多数无具体5G基站数量规划。在有规划5G基站数量的项目中,其占建设多功能杆的“上杆比例”不一,有的是100%都规划,有的点按50%比例,有的仅考虑10%甚至更少。可以说,目前5G基站在智慧灯杆上的挂载和应用还处于刚刚起步阶段。



虽然通信网络规划专家预估城市智慧多功能杆从5G站址需求角度,可以为60%以上的新增5G基站提供挂载站址,但目前两者结合目前不多的根本原因还是受限于5G网络覆盖建设进度,目前我国5G 的覆盖还是以共址宏站为主来。随着“十四五”期间广域覆盖和重点场景的深度覆盖的推进,在室外覆盖场景,除了宏站,微站以小质量、低成本、低功耗以及容易部署的特性,将成为运营商用于覆盖“补忙”、“补热”的重要依靠,智慧多功能杆可以高度契合微站的安装和应用需求,相信其上杆比例会在可预见的未来迅速增加,成为电信运营商快速、低成本完善5G覆盖的一个不可或缺解决方案。

总结目前已经开始建设智慧多功能杆的各地情况,目前5G基站的挂载规划情况可以分为三类:

  • 第一种情况,未对5G基站的挂载作规划,只在安装结构接口、杆体承载、供电能力、站址位置、传输等方面部分满足5G基站的挂载,这部分比例最多;

  • 第二种情况,一部分或全部多功能杆都有5G基站的挂载规划,且杆体及配套都满足挂载5G基站的基本要求;

  • 第三种情况,则项目有明确的5G基站挂载规划数量,并且一开始就随着项目建设开始逐渐5G基站的挂载,可以称为真正的5G+智慧灯杆融合建设项目。

据了解,早年的建设项目第一种情况居多,绝大部分城市是属于第二种情况,仅有少数城市是第二向第三情况过渡或属于第三种情况,如深圳、重庆。

三、智慧多功能杆5G基站挂载案例

3.1 深圳

深圳在我国率先实现5G基础设施全覆盖,也是最早推动和建设智慧多功能杆的城市,基于深圳市政府在推动5G建设方面的统筹政策要求,其建设项目均对通信基站的挂载做了预留设计。不过目前全市已建的近万套智慧多功能杆,但实际挂载通信基站的不多,典型的项目主要有两个,其中《广深沿江高速公路多功能智能杆(5G)建设工程》已在2020年完工,在全长为30.5公里的广深沿江示范路段,全部部署完成93根多功能杆,挂载5G AAU实现全线5G信号覆盖。另外正在建设的《全市挂载5G基站多功能智能杆建设实施(一期)项目施工》项目是目前电信运营商参与的规模最大项目,项目所有智慧多功能杆均需要挂载5G基站,规划数量达到612个,覆盖深圳8大区。

3.2 广州

广州的智慧多功能杆建设,具有规划性强、规模大、建设推进效率高、运营模式较典型等特征,目前在招标建设和已落地的智慧多功能杆已接近1万套,大部分都有预留5G基站的接口和位置。但目前实际安装有5G基站的也就大概在5%,离散分布在例如北京路、海珠广场、融创文旅城等地。基于电信运营商目前5G基站部署还处在与4G基站共址居多、微站建设还没展开的前期阶段,这也是目前全国各城市的普遍情况。

3.3 青岛 

青岛智慧多功能杆建设也属于全国比较早的区域,目前城阳区建成的已有大约1500套,城阳区的建设规划按照装本地的技术导则进行,所有类型的多功能杆均在顶端预留有通信基站的法兰接口,以及供电和传输扩容能力,目前在个别地点已建有少数5G宏站和微站,规模化挂载仍没开始。

3.4 上海

上海的智慧多功能杆以合杆整治的全市三轮三年行动计划进行,在第一轮完成124公里道路整治后,2021年扩大到全市9个区近240条道路,上海的综合杆改造并不以智慧多功能为出发点,而在实现合杆的大前提下根据场景需要进行多功能的设计,包括5G基站的挂载,因此目前的5G多功杆也是分布在虹桥商务区、上海邮电设计院、上海人民广场、上海市国家汇展中心等个别地点,其中通信基站以顶端或抱箍方式安装。据不完全统计,安装比例也是在不到10%之间。

3.5雄安新区

雄安新区将智慧多功能杆按挂载的重量、高度、可挂载位置进行划分,其中A1、D类杆是支持5G宏站的挂载。

3.6中国铁塔

作为我国最大的电信基础设施运营商的中国铁塔,是5G通信基站杆塔站址和挂载的最大提供商,也在积极参与社会智慧灯杆的建设,最早从2018年就参与智慧灯杆建设项目。从汇总的今年公开招标项目中,可看出中国铁塔参与各城市项目规模不一,项目建设内容都会包含5G基站挂载功能。


3.7 其他案例:

四川眉山

结 语

5G基站的挂载和应用是智慧多功能杆的重要功能,不但可提供基本的站址租赁运维业务收入,基于5G覆盖及技术还可以衍生车联网、高清视频及其他5G应用功能,极大丰富和充实多功能杆的智慧应用,大大拓宽和增加运营主体单位的运营收入,因此应该在全国各地的智慧多功能杆建设中得到重视:

1、 将通信基站挂载功能及接口标准等纳入政府政策文件、技术规范、技术导则等。

2、 在实际项目建设时,按照5G基站规划密度或未来需求规划一定比例的智慧多功能杆来挂载通信基站,如接口、承重、电力、杆体的承重、位置、传输等。基于项目位置场景,一般会按照30%、50%甚至100%的承载比例来设计,以满足未来5G市场的长期需要。

3、 加强与中国铁塔、电信运营商和三方铁塔投资运营单位的市场合作,以保证在通信基站挂载及后续应用方面的运营收入。

4、 针对目前5G基站挂载比例不高的现状,建议各省市政府,把"5G设备上杆比"纳入5G或城市信息化数字化建设方面的重点地市监察指标,鼓励产业加速《国标》商用落地,持续做厚5G网络。

智慧多功能杆的运营时间基本都是长达15年甚至20年以上,未来10年也是我国5G未来建设及应用市场的发展周期,无论是设备挂载还是5G智慧化应用都可以给运营方带来持久的运营收入,虽然目前市场才刚起步,但随着《智慧城市 智慧多功能杆 服务功能与运行管理规范》的实行,其移动通信基站相关的具体规定可以让智慧多功能杆的市场各方有章可循,有一个参考方案和共同的市场预期,避免信息基础设施的重复建设,保证前期投资。

本次《国标》的实施,对于投资商、建设运营商、通信网络运营商、通信设备商,以及相关产品厂商和技术服务商,相信都会有非常积极的引导作用,也将持久地推动我国智慧多功能杆市场的加速发展,同时也会促进我国5G网络建设和完善。

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