面向5G时代的站点演进

面向5G时代的站点演进

5G的到来对现有站点的演进提出诸多挑战。据洞察,50%站点的天面,每扇区仅一根抱杆,天面空间不足以再增加新的天线;当前电源柜剩余容量不足以供应5G设备;增加Massive MIMO,对现有站点的承重提出挑战,这些困难如何应对?此外,对于5G网络,如何高效建设,灵活分配网络资源以及降低日趋复杂网络的运维成本?

图一 面向5G演进,现有站点面临天面空间,能源和承重问题

1. 主设备演进

华为SingleRAN Pro面向5G构建“1+1”极简目标网,极大降低运营商TCO,并保护投资,向5G平滑演进,实现投资4G即投资5G。SingleRAN Pro解决方案, 集三大亮点于一身:

1)一张网支持5G并兼容2G、3G、4G的网络平台:5G All-in-One

统一的硬件平台,支持快速高效构建5G目标网,并向下兼容2G、3G和4G,最大限度的保护运营商的现网投资。相比SingleRAN的基带、射频硬件资源 多制式共享,5G All-in-One将一体化的理念再次延伸,最大化资源效率并保护运营商投资。以天面为例,从支持多制式到多频段多天线。针对大容量场 景,亦有面向多场景的系列Massive MIMO;此外一体化BBU等硬件平台的高度集成,不仅有益于5G快速引入,同时也极大简化站点空间,从而降低站点能 耗、降低站点维护成本。

2)一张网支撑运营商多业务发展的敏捷网络架构:Mobile Cloud

移动全云化的架构包括三大内涵:网络架构云化部署,一套软件架构灵活支持运营商不同场景按需部署:DRAN(基站分布式场景)、CRAN(基站集中式场景)、 CU-DU分离(基站分离部署场景);频谱资源云化,通过CloudAIR实现频谱资源按需动态分配,快速引入新技术,提升频谱利用率;空口能力云化,通过网络切片 实现按需定义空口、按业务定义网络。

由此实现的高效资源利用,网元按需部署,业务敏捷发放三大特性,将帮助运营商网络使能垂直行业新业务,从而实现最大化资产价值。

3)一张网实现自动化管理的智能无线网络:Automation

5G时代,运营商面临前所未有的运维挑战:多制式共存、多业务并行、网络资源管理更加复杂、垂直行业新业务的差异化QoS保障也难以实现。

通过基于AI的网络优化、基于AI的自动化运维、基于AI的网络新能力使能,将为运营商无线网络安上智慧的大脑,带来三大价值:驱动网络运维化繁为简,构筑智能运维的能力;进一步释放网络潜能,超越性能极限;使能更多新业务新能力,将更多不可能变成可能,让很多人力无法解决的问题找到自动化方案。


2. 天面改造

1)如何应对天面空间的不足?

根据市场洞察,部分国家50%以上的现有站点,每扇区只有一根抱杆。如果增加抱杆,需要额外增加约1000USD/根的费用,而且审批周期需要6个月以上。

华为针对单抱杆和双抱杆场景,都提出了相应的解决方案。对于双抱杆,可使用1+1方案,即一根抱杆安装Massive MIMO和毫米波模块,另外一根抱杆安装Passive天线和RRU。对于难以建设双抱杆的场景,需用结构件将Massive MIMO和Passive天线二者组装到一起,安装于一根抱杆,即one for all方案。

图二 天面1+1和one for all

为减少天线对天面空间的占用,Passive天线需考虑收编2.6G以下的多个频段,以及4T4R的需求,如能用一根天线支持,可极大减小对天面空间的需求,减少租金。比如华为的GDP天线平台,慕尼黑天线平台和温哥华天线平台,可用一根天线收编Sub-2.6G全部频段,使得多低频共存以及支持全高频的4T4R。

图三 华为慕尼黑天线平台

2) EMF(电磁场)标准限制

不同国家法律法规,对EMF的定义标准不一,要求差异达到数十倍甚至百倍以上。欧洲部分国家的EMF限制, 将导致Massive MIMO无法引入或者需要降功率发射。比如某国要求单扇区的整体发射功率不能超过200W,留给 5G的发射功率往往不超过100W,这势必将影响5G的连续覆盖和最大性能发挥。在技术方案改进的同时,标准的合理化也需要产业的共同努力。

3)站点基础承重

对于典型的5G站点形态,一根抱杆安装Massive MIMO和毫米波模块,另外一根抱杆安装Passive天线和RRU,这对站点的承重提出了新 的挑战。Massive MIMO和多频天线,约50kg的重量,对现有的基础形成压力,需要升级抱杆和加固基础。


3. 能源改造

5G时代,基站主设备的功耗将翻倍,站点温控等配套设备的功耗也将同步上升,站点整体功耗将变为原来的3倍。这对电源的交流输入 配电,直流输出配电,电池备电,以及负载供电的稳定性等都提出新的挑战。

图六 取电多元化

华为5G Ready电源同时支持交流电和太阳能输入,取电的多元化,提高了可靠性,减少了电费和交流电改造费用。 对于5G站点功耗的增加,如果使用传统方案,在相同的输出电压和线缆线径下,通过线缆的电流大幅增加,导致电 压在线缆传输过程中出现过大的压降,无法满足负载供电需求。华为5G室内刀片和高压锂电(BoostLi),可输出恒 压的57v直流电,以减少线缆的压降和损耗,在不需要大幅增加线缆线径的情况下即满足可靠供电,减少了站点改造工程量和线缆费用,大幅降低CAPEX。

图七 升压电源+BoostLi

对于杆站场景,华为研发了新型刀片式电源,一频一刀片,刀片叠加模式,“0”占地简化部署,降低站点租金。IP65高防护,适配全场景室外站点。

图八 一频一刀片


4. 工程安装

随着新频段不断投入使用,现有站点设备对基础的压力持续增加,Massive MIMO和多频天线的重量,对站点基础的承重形成更大压力。据洞察信息,当前 部分多频天线和Massive MIMO的重量,相对于现有站点的可承重范围,都处于临界点,EHS风险大,比如某些铁塔抱杆承重要求小于47kg,而Massive MIMO的 重量约40kg左右,加上原有设备,承重不够。因此部分站点需进行基础加固。在工程安装方面,较重的设备安装也将带来更多的工程成本。比如英国和德国 ,大于50kg的模块上塔需要使用吊车,租用吊车每天的费用约为1500英镑。在现有5G站点的安装实践中,华为和客户摸索出了一些新的工程安装方式,降低了 工程难度。比如在中国杭州,“滑轮”方案被用来提升Massive MIMO和多频天线的安装效率。一个定滑轮加一个动滑轮,轻松化解Massive MIMO部署难题,安装效 率提升20%。此外,女儿墙方案,将Massive MIMO安装在女儿墙外表面,不需改动现有天线,不需新增占地空间,大大节省了站点改造成本。

图九 定滑轮+动滑轮吊装方案

图十 女儿墙安装Massive MIMO方案

面向5G的站点演进,需考虑到站址获取,审批许可,站点配套和主设备演进等方方面面,这需要政府,运营商,供应商,产业合作伙伴的共同努力,共同为万 物互联的世界建设一张面向5G演进的网络。

2018第二届全球站点论坛围绕“全联接,极致体验,共建繁荣生态”主题于9月18日在新加坡举行。华为展区位于新加坡滨海湾金沙会展中心,届时将针对5G的站点 演进、城区站点加密、室内数字化、偏远地区覆盖等话题进行展示和研讨。

欲了解更多详情,请参阅: https://www.huawei.com/minisite/globalsiteforum2018